新加坡南洋理工大學(xué)(NTU新加坡)的一組研究人員創(chuàng)建了鈣鈦礦太陽能微型模塊，該模塊記錄了所有大于10 cm 2的鈣鈦礦基設(shè)備的最高功率轉(zhuǎn)換效率。

鈣鈦礦是已經(jīng)成為太陽能電池應(yīng)用中硅的有前途替代品的新材料。該材料提供的功率轉(zhuǎn)換效率類似于硅太陽能電池，但也可用于創(chuàng)建輕質(zhì)的柔性和半透明電池，非常適合在建筑物和各種城市空間中使用。鈣鈦礦技術(shù)正朝著工業(yè)化快速發(fā)展，其穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性達(dá)到了更大的尺寸，被研究人員視為克服的最后障礙。

現(xiàn)在，NTU的研究人員報(bào)告說，他們已經(jīng)采用了一種稱為“熱共蒸發(fā)”的通用工業(yè)涂層技術(shù)，并發(fā)現(xiàn)它可以制造21 cm 2的太陽能電池模塊，功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的18.1%。這些是可伸縮鈣鈦礦太陽能電池的最高記錄值。

熱蒸發(fā)是目前用于生產(chǎn)包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)電視在內(nèi)的電子產(chǎn)品的成熟涂層技術(shù)。

研究結(jié)果的主要作者Annalisa Bruno博士發(fā)表在科學(xué)期刊Joule的封面上，NTU能源研究所的高級(jí)科學(xué)家(ERI @ N)解釋了鈣鈦礦太陽能電池組件大規(guī)模采用的障礙。

“迄今為止，使用稱為“旋涂”的溶液技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了性能最佳的鈣鈦礦太陽能電池，其尺寸遠(yuǎn)小于1 cm 2。但是，當(dāng)在大表面上使用時(shí)，該方法結(jié)果導(dǎo)致鈣鈦礦型太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率較低。這是由于固有的局限性，包括缺陷和大面積不均勻性，使其對(duì)工業(yè)制造方法具有挑戰(zhàn)性。”

“通過熱蒸發(fā)形成鈣鈦礦層，我們的團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出鈣鈦礦太陽能電池，其功率轉(zhuǎn)換效率據(jù)報(bào)道在10 cm 2以上的組件中最高。

“我們的工作證明了鈣鈦礦技術(shù)與工業(yè)工藝的兼容性以及其進(jìn)入市場(chǎng)的潛力。這對(duì)新加坡來說是個(gè)好消息，新加坡正尋求增加其能源需求的太陽能使用。”

ERI @ N的第一作者兼研究員李佳博士說：“我們已經(jīng)首次展示了共蒸發(fā)鈣鈦礦太陽能電池的出色可擴(kuò)展性。這一步驟將加速這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)的過渡。”

彩色鈣鈦礦太陽能電池可利用更多的表面積來利用陽光

利用相同的技術(shù)，研究人員隨后制造了鈣鈦礦太陽能電池和微型模塊的彩色半透明版本，從而在整個(gè)不同顏色范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了類似的功率轉(zhuǎn)換效率度量。

這些結(jié)果證明了熱蒸發(fā)方法在生產(chǎn)用于各種光電應(yīng)用的各種基于鈣鈦礦的太陽能器件中的多功能性。