瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)教授Michael Graetzel及其研究團隊發現了可為大規模鈣鈦礦太陽能電池生長鈣鈦礦材料的新方法,並能使其達到超過20%的轉換效率,媲美類似尺寸的傳統薄膜太陽能電池性能。

這種新方法的訣竅是在製造鈣鈦礦晶體的同時暫時地降低壓力,使其得以利用低成本製程實現更高的效率。

比利時imec研究人員指出,利用在矽晶頂部層疊鈣鈦礦的方法製造混合太陽能板,可望真正提振矽晶太陽能電池產業。Graetzel與其研究團隊認為這種結構可望實現超過30%的轉換效率,甚至還可達到44%的理論極限。這一性能的提升就來自於利用更多的太陽能——較低能量的陽光通過鈣鈦礦會被矽晶層吸收,而更高能量的太陽光則會被鈣鈦礦頂層吸收。

Michael Graetzel最有名的是在1991年發表透明的染料敏化太陽能電池(DSSC),而首款鈣鈦礦太陽能電池是染料敏化電池,其中的染料可以採用較小的鈣鈦礦顆粒來代替。研究人員開發出的最新原型大約僅有一張SD卡的大小,看起來就像是在玻璃的一側用鈣鈦礦薄膜使其變暗。

研究人員們首次在液體中溶解化合物,製造出一些「墨水」。他們接著將墨水放在可導電的特殊玻璃上。等到墨水乾了,在玻璃頂部留下一層結晶的薄膜。最後的結果是一層鈣鈦礦晶體薄膜,其棘手之處就在於如何以較大的晶粒尺寸生長出平滑且規則的鈣鈦礦薄膜,以期提高太陽電池的良率。

例如,在油墨仍濕時旋轉電池,壓平並吸去過多的液體,就能實現更規律的薄膜。Graetzel及其研究團隊採用一種新的真空快速蒸發技術,同時選擇性移除過多液體的揮發成份。同時,這種真空快速蒸發還可製造出形成晶體的晶種,從而打造出極其規律且有光澤的高品質、高效率鈣鈦礦晶體。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Vacuum Process Pushes Perovskite Solar Cell Efficiency,by Nick Flaherty)