發布日期: 2020-03-11-2021-03-11
美國可再生能源實驗室(NREL)科學家指出,透過優化調整材料的化學成分以製造「三層」鈣鈦礦,該技術能夠抑制一種稱為光致相分離的機制,此機制涉及太陽能裝置中的化合物在持續暴露於光下會分解,進而克服了穩定性問題,成功製造了電池串聯後能達到27%的轉換效率的鈣鈦礦電池。目前大多數鈣鈦礦太陽能電池都是用碘,溴或氯的滷化物製成的,但是NREL團隊發現,結合了這三種材料的「三層鈣鈦礦」具有多種穩定性優勢,並且還可以實現鈣鈦礦的高轉化效率。該團隊科學家表示,這種方法是獨特的,因為將氯直接摻入晶格中的量比以前的要高得多,並發現三層鈣鈦礦結構也可以顯著改善光電載子的壽命並抑制光誘導的相位分離。
在鈣鈦礦電池穩定性實驗中,該團隊製造了1平方厘米的三層鈣鈦礦電池,在60攝氏度1000小時後的最大功率,其效率達到20.3%,並保留了96%以上的性能;在85攝氏度500小時後,保留了97%以上的性能,該電池還被併入鈣鈦礦-矽串聯裝置中並實現了27%的效率。若進一步調整能帶隙,將可使鈣鈦礦-矽串聯電池的轉換效率提高到30%以上。團隊主管進一步指出,他們下一步就是繼續開發穩定的接觸層和體系結構,以實現鈦礦成分工程長期可靠性目標。
圖 NREL團隊展示27%鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池
資料來源: NREL網路翻拍
光電協進會林政賢產業分析師認為,鈣鈦礦太陽能電池仍面臨問題,需要長時間進行可靠度及耐久性的考驗,預估鈣鈦礦太陽能電池在短期內直接取代矽晶太陽電池,未來是會朝向與矽晶太陽電池互補的方向發展。