传统的太阳能电池技术主要基于硅半导体,现在被认为已经达到了性能极限。因此,开发新的太阳能技术对能源转型至关重要。在这项新研究中,研究人员结合了两种替代吸收材料。他们使用了有机半导体,一种在特定条件下具有导电能力的碳基化合物。然后与基于铅卤化合物的钙钛矿搭配,这两种材料具有出色的半导体性能。
高效的太阳能电池必须将尽可能多的阳光转化为电能,因为阳光由不同的光谱成分(即颜色)组成。为了实现这个目标,可以采用串联电池的方式,其中太阳能电池中组合了不同的半导体材料,每种材料吸收不同范围的太阳光谱。研究中,有机半导体用于吸收光谱的紫外和可见光部分,而钙钛矿则有效吸收近红外光。过去已经探索过类似的材料组合,但是研究团队成功地提高了它们的性能。
为了实现如此高的转化效率,必须将太阳能电池内材料之间的界面损失降到最低。为了应对这个问题,科学家们开发了一种名为“互连体”的结构,用电子和光学方式将有机半导体电池和钙钛矿电池连接在一起。这种互连体中,一层薄的氧化铟被整合到太阳能电池中,厚度仅为1.5纳米,以尽量减少损耗。模拟结果表明,未来可以通过这种方法实现超过30%的效率。
研究人员表示,“在我们开始这个项目时,全球最好的钙钛矿/有机串联电池效率约为20%。而现在,我们的效率达到了24%,模拟测试表明,我们的概念应该可以让我们的效率超过30%。”
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