盡管全球?qū)稍偕茉吹男枨蟪手笖?shù)增長(zhǎng)，但立陶宛和德國(guó)的研究人員提出了一種開發(fā)低成本太陽(yáng)能技術(shù)的新穎解決方案。該材料由立陶宛考納斯工業(yè)大學(xué)(KTU)科學(xué)家合成，可自組裝形成分子厚度的電極層，提供了一種實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦單結(jié)和串聯(lián)太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)便方法。生產(chǎn)該材料的許可證已由一家日本公司購(gòu)買。

據(jù)科學(xué)家稱，在過(guò)去，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦基太陽(yáng)能電池的低價(jià)格和高效率已被證明是一項(xiàng)艱巨的努力。大規(guī)模生產(chǎn)中的特殊挑戰(zhàn)是可用的孔選擇觸點(diǎn)的高價(jià)格和有限的多功能性。KTU化學(xué)家已經(jīng)解決了這一挑戰(zhàn)。

“太陽(yáng)能電池類似于三明治，其中所有層都具有一種功能，即吸收能量，將空穴與電子分離等。我們正在開發(fā)用于空穴選擇性接觸層的材料，該材料正在形成中通過(guò)材料分子在基板表面上的自組裝”，Artiom Magomedov博士解釋說(shuō)。KTU化學(xué)技術(shù)學(xué)院的學(xué)生，本發(fā)明的合著者。

發(fā)達(dá)的單分子層可以被稱為理想的空穴傳輸材料，因?yàn)樗鼈兒鼙阋?，是通過(guò)可擴(kuò)展的技術(shù)形成的，并且與鈣鈦礦材料具有很好的接觸。自組裝單分子層(SAMs)薄至1-2 nm，覆蓋整個(gè)表面。通過(guò)將分子浸入稀釋溶液中將其沉積在表面上。這些分子基于具有膦酸錨定基團(tuán)的咔唑頭基，并且可以在各種氧化物上形成SAM。

根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，SAM的使用有助于避免CIGS電池表面粗糙的問(wèn)題。通過(guò)將基于SAM的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池集成到串聯(lián)架構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)了23.26%的單片CIGSe /鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池效率，這是該技術(shù)的世界紀(jì)錄。此外，Si /鈣鈦礦串聯(lián)電池中使用的一種最新開發(fā)的SAM達(dá)到了近破紀(jì)錄的27.5%的效率。

“基于鈣鈦礦的單結(jié)和串聯(lián)太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能的未來(lái)，因?yàn)樗鼈兏阋饲倚矢?。目前商業(yè)上使用的硅基太陽(yáng)能電池的效率極限已經(jīng)飽和。而且，半導(dǎo)體級(jí)硅資源變得稀缺，提取元素變得越來(lái)越困難，”發(fā)明背后的KTU研究小組負(fù)責(zé)人Vytautas Getautis教授說(shuō)。

據(jù)馬戈梅多夫(Magomedov)稱，一小時(shí)內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能量足以滿足全人類每年的電力需求。“年輕的研究人員說(shuō)，太陽(yáng)能的潛力是巨大的。”

使用傳統(tǒng)技術(shù)，1 g的硅(Si)足以生產(chǎn)僅幾平方厘米的太陽(yáng)能電池;然而，在KTU上合成的1 g材料足以覆蓋1000 m 2的表面。此外，在KTU上合成的自組裝有機(jī)材料比目前在光伏元件中使用的替代材料便宜得多。