太阳能【néng】技术日新月异,光电转换效率纪录每隔【gé】几周【zhōu】又【yòu】会再翻新,像【xiàng】是【shì】最近英国【guó】太阳能公司 Oxford PV 便透过钙钛矿-硅晶太阳能技术,将效率提高至 27.2%。

硅【guī】晶太阳能为当前产业首选技【jì】术,便【biàn】宜、高效又稳【wěn】定【dìng】的优势让太阳【yáng】光【guāng】电成为最受欢迎【yíng】的再生能源,但以目【mù】前已大规模商业化的技术而言【yán】,其转换效率【lǜ】预期很【hěn】难【nán】超过 25%,因【yīn】此科学家一直在寻找另一个太阳【yáng】能明日【rì】之星。

       钙钛【tài】矿【kuàng】则是太阳【yáng】能领域后起之后,光电转换效率在 9 年内增加到【dào】可与硅【guī】晶太阳能媲【pì】美的 22%,近【jìn】年来科【kē】学家更为了【le】寻【xún】求突破【pò】与新材料,纷纷将【jiāng】钙钛矿与硅晶太【tài】阳能相结【jié】合,让原本处于市场竞【jìng】争关系的太【tài】阳光【guāng】电材【cái】料握手言和,成为新型太阳能电池

英国 Oxford PV 便以【yǐ】此技术【shù】成功研发出 1 平方【fāng】公分大小的高效率钙钛【tài】矿-硅晶太【tài】阳能电池,该【gāi】效率除【chú】了获得【dé】德国 Fraunhofer 太阳【yáng】能系统研究所(ISE)认证,也突破单一【yī】接【jiē】面式(Single Junction)硅【guī】晶太阳【yáng】能电池的 26.7% 纪录【lù】。

该【gāi】公司并不期望能【néng】将单一太阳【yáng】能材料效率最大化,反而【ér】利用【yòng】钙钛矿与硅晶电【diàn】池各自优缺点与不同【tóng】能【néng】隙特性,拼将【jiāng】钙钛矿-硅晶太阳能电【diàn】池转换效【xiào】率跃升至【zhì】 30% 以上。

理论上由于钙钛矿与硅晶材料【liào】能【néng】隙宽度【dù】不一,两者【zhě】光吸收范围并不会重叠,因此可各司【sī】其职:钙钛【tài】矿负责吸【xī】收绿光、蓝光【guāng】并转换【huàn】为电能,矽则用于吸【xī】收红光与【yǔ】近红外光【guāng】,但【dàn】现实往往没【méi】那么简单,能隙【xì】重叠【dié】效应(bandgap overlap effect)仍将底层硅晶太阳能电池【chí】的效率砍半【bàn】,大大【dà】影【yǐng】响【xiǎng】整体【tǐ】太阳能效率。

       为【wéi】研发出高效率【lǜ】钙钛矿-硅【guī】晶太阳能电池,该公司结合转换【huàn】效率达【dá】 17% 与 22% 的【de】钙钛矿与硅【guī】晶太【tài】阳能电池,但由于能隙重叠效应,最【zuì】终转换效【xiào】率比预期少 11% 左右。

不过与一般硅晶与钙钛矿【kuàng】电池相比,转换效率 27.2% 已算是产业【yè】大【dà】突【tū】破。Oxford PV 目前【qián】也正努力在【zài】德国【guó】生产 156mm×156mm 商业尺寸钙钛【tài】矿-硅晶【jīng】太阳能电池【chí】,并试图出售其概念。

Oxford PV CEO Frank Averdung 指出【chū】,公司目前最大【dà】挑战不是在提升转换效率,而是要稳定【dìng】其性【xìng】能。由甲基氨基碘化铅(MAPbI3)制成的【de】钙钛矿遇到【dào】湿度会【huì】有衰退问题【tí】,该公司盼能逐一突破,并希【xī】望可在 2019 年【nián】投入测试,并于 2020 年推【tuī】出产品【pǐn】。

Oxford PV 并非世界【jiè】第一个研发钙钛矿-硅晶太【tài】阳【yáng】能电【diàn】池团队,2018 年 2 月美国布朗大学与内布拉斯加【jiā】大学林肯【kěn】分校【xiào】(UNL)已如【rú】火如荼研发该技【jì】术,还想研【yán】发出不含铅的钙钛矿电【diàn】池;瑞士洛桑联邦理【lǐ】工学院(EPFL)与瑞士电子和【hé】微技术【shù】中心【xīn】(CSEM)组成的【de】团队也【yě】在本月中旬将该类型【xíng】电池转换效率提高【gāo】到 25.2%,或许业界与研究【jiū】院未来达 30% 效率指日可待。