弯曲上千次也没事,室内可挠钙钛矿太阳能电池效率创新高

把太阳能板装在室内听起来或许有点违和,但这确实可行,毕竟太阳能板最主要就是吸收阳光波长来来发电,而不同灯光也有不同的光谱,也能加以利用,最近意大利、哥伦比亚与德国科学家就研发出极薄又可挠,可在室内发电的钙钛矿太阳能电池。

通常炙热阳光的照度大约是每平方米110,000 lux,相较之下家里、商家、办公室等室内环境只有少少的100-500 lux,若是采用一般常见的晶体硅太阳能板,基本上完全不会发出任何的电。对此意大利罗马第二大学(University of Rome Tor Vergata)、哥伦比亚Surcolombiana大学和德国佛劳恩霍夫研究所(Fraunhofer)科学家打算采用另一种太阳光电技术:钙钛矿太阳能。

有别于传统的晶体硅太阳能,钙钛矿太阳能在阳光下或是室内弱灯光照射下都可以发电。以制程技术来说,钙钛矿也具有来源丰富、成本低廉优势,更可沉积在薄又可挠的基板与玻璃上,科学家能借此特性制造出弯曲太阳能板,最终装设在曲面外墙、屋顶,甚至是汽车与衣服上,目前钙钛矿已经成为近年制作太阳能电池的新兴宠儿。

目前钙钛矿产电性能与晶硅太阳能相当,转换效率在十年间从3%跃升到24%左右,而在联合团队的研究,新型钙钛矿在室内的转换效率已经逼近晶体硅太阳能在阳光下的效率,研究指出,电池在LED 200 lux照明下的效率为20.6%,在400 lux下效率为22.6%,透光率也高达80%。

团队声称,在所有弯曲可挠的室内太阳能技术中,新电池不仅效率最高也相当耐凹折,可弯曲1,600次、曲率约20.5毫米。

在过去的研究中,瑞典林雪平米大学(Linköping University)与中国北京研究员所组成的团队,也有研发出室内光转换效率达26.1%的太阳能电池,但在该研究中,室内环境较为明亮,在1,000 lux下、开路电压为1.01伏特时,1平方厘米的电池转换效率高达26.1%,另一个尺寸较大、约4平方厘米的电池,转换效率表现也不俗,约23%。

团队指出,只是新型钙钛矿电池的功率密度较低,照度在200 lux以下时,功率密度为每平方厘米16.7微瓦,400 lux则提升到35微瓦,因此这类太阳能板不太能为耗电电器服务,主要用户群体或许是小型传感器或是物联网(IoT)设备。

(首图来源:德国佛劳恩霍夫研究所)