柔性钙钛矿太阳能电池:光明未来的创新之路
西湖大学未来产业研究中心及工学院王睿团队在柔性叠层太阳能电池研究方面取得重大进展。他们成功地将钙钛矿与铜铟镓硒两种材料结合,实现了23.4%的光电转换效率。这一研究成果已发表在《自然•光子学》杂志上。
单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率快速提升至约27%,已经接近晶体硅太阳能电池的效率。不过,由于材料本身具备出色的光电特性和简单的制造工艺等特点,这两种电池的效率提升似乎都已经遇到了瓶颈。
为了突破这一技术瓶颈,王睿团队选择了将钙钛矿与铜铟镓硒(CIGS)这两种材料进行叠层研究。这种创新方法不仅要求对每一层的厚度和均匀性进行严格的控制,还需要借助不同的仪器设备来进行优化和调控。 这种叠层设计为太阳能电池技术的发展开辟了新的道路。通过结合两种不同材料的优势,研究人员有望在提高光电转换效率的同时,降低成本并增强稳定性。这种方法的成功实施,不仅展示了科学家们在解决能源问题上的创造力,也为未来的可再生能源技术提供了更多可能性。
经过一年多的努力,王睿团队决定打破常规,在铜铟镓硒基底上尝试不同的钙钛矿薄膜制造工艺。尽管遭遇了多次失败,他们最终在电子显微镜下观察到一个具有均匀致密钙钛矿表面形貌的样品。通过不断改进钙钛矿层及其他各层的制造工艺,王睿团队在两端柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳能电池技术上取得了迅速进展,光电转换效率持续提升。
王睿介绍称,这种超薄柔性的叠层太阳能电池厚度仅有头发丝般细小”,未来有望在建筑、汽车、飞行器以及柔性可穿戴设备等领域得到广泛应用。