显微镜揭示太阳能电池大效率提升的关键

日期:2018-06-04 浏览:79

晶体硅太阳能电池占当今世界太阳能电池板的大多数,但科学家认为,其他类型的太阳能电池有潜力提高效率并带来更多好处。其中一种是钙钛矿太阳能电池,之所以被称为钙钛矿太阳能电池,是因为它们是由具有矿物钙钛矿晶体结构的化合物制成的。

这些太阳能电池价格低廉,易于制造,是传统太阳能电池的一个很好替代物。科学家已经使用这项技术大约七年了,在这一时间内,这些电池的效率从2009年的仅仅百分之三提高到今天的百分之二十二——类似于硅太阳能电池。这是迄今为止所有太阳能电池材料中效率提高最快的。伯克利实验室分子铸造中心和人工光合作用联合中心的科学家发现,这种效率可能会更高,达到31 %。

利用光电导原子力显微镜在纳米尺度上研究电池的结构,研究人员能够绘制太阳能电池活性层中光电流的产生和开路电压,这是影响转换效率的两个特性。地图显示了一个由凹凸不平的宝石状颗粒组成的表面,每个颗粒大约200纳米。

每一粒粮食都有多个方面,结果是转化效率各不相同。谷物的某些方面效率很高,达到31 %,而其他方面则低得多。

研究人员认为,如果他们能够研究高效率的方面,了解是什么使他们更好地将太阳光转换成电能,他们就可以生产出效率更高的太阳能电池。

「如果这种材料可以合成成只有非常有效率的面,那么我们可以看到钙钛矿太阳能电池的效率大幅提升,可能接近百分之三十一。」

研究人员发现,每个面都表现得像并联的微型太阳能电池,有些表现得非常好,有些则不太好。电流流向性能不佳的面,这降低了整个太阳能材料的性能。他们认为,如果这种材料能够被构造成只有高效率的面才能与电极连接,那么太阳能电池的效率将跃升至31 %,从而得到比我们今天使用的更高性能和更便宜的太阳能材料。