钙钛矿太阳能的高转换效率仅小面积尺寸,一旦电池面积放大,转换效率就会下滑,不过最近德国科学家研发出大面积的钙钛矿太阳能,转换效率终于达18 %,创下新记录。
目前在实验室钙钛矿太阳能样品的转换效率已经达到25%,科学家现努力正加快发展脚步,好让这低成本、容易制造的太阳能技术商业化,不过首先要解决钙钛矿太阳能商业化挑战,好比扩大电池尺寸。
德国卡尔斯鲁尔理工学院光科技研究所(Light Technology Institute,LTI)真空沉积钙钛矿技术主管Tobias Abzieher表示,钙钛矿太阳能电池是属于薄膜太阳能电池,通过积层式拼接组装形成大面积太阳能模块,因此在沉积太阳能时,还需要将结构线(structuring lines)引入太阳能电池各层,将电池材料相互联接。
上述的困难度会随着电池尺寸放大而变增加,太阳能材料沉积的难度提高,将太阳能活性层并联也会产生死区(dead zone,无感带),这些最终都会影响太阳能的效率。其中无感带会像黑洞一样吸收其他区域的电子,让电流与电压消失殆尽。
这次KIT团队通过气相沉积技术,成功降低沉积困难度与死区影响。团队指出,真空沉积的优势在于可控性高、程序变量有限,通过结合新型精密结构与并联技术,以激光雕刻技术打造大面积钙钛矿膜组,同时也是首次在大面积钙钛矿太阳能模块测得近零的缩放损失,这是将钙钛矿电池从实验室跨到工业的重要一步。
经过真空处理和激光剥蚀技术,LTI研究人员制作出转换效率达16.6%的50平方厘米钙钛矿太阳能模块,模块面积缩小至4平方厘米后,效率更提高达18%,创下了世界记录。LTI博士生David Ritzer表示,尽管面积增加500倍以上,但效率几乎没有损失。
研究人员未来将集中在优化太阳能模块设计以及进一步缩小死区范围。KIT终身教授Ulrich W. Paetzold表示,若我们能充分利用这项技术,打造20%钙钛矿模块与更大面积模块,都是近期可实现的目标。
(首图来源:德国卡尔斯鲁尔理工学院)