硅钙钛矿太阳能电池将彻底改变发电效率

硅钙钛矿太阳能电池将彻底改变发电效率和

基于硅半导体化合物的传统太阳能电池将太阳光转化为电能的理论最大效率为29%。然而，通过将第二钙钛矿层合并到基础硅层上，太阳能电池可能在不久的将来超过这个效率阈值。

钙钛矿是一种与钙钛矿氧化物矿物具有相同晶体结构的化合物。这种高度灵活的材料可用于各种应用，包括超声波机器、存储芯片和用于发电的太阳能电池。最近的研究表明，钙钛矿可能是"秘密武器"推动太阳能电池产业发电效率迈上新台阶。

当前的太阳能电池技术正在迅速接近其最高效率水平，但仍无法满足太阳能作为解决全球变暖的重要缓解因素所需的水平。科学家表示，效率必须超过30%，新太阳能电池板的安装率必须比目前采用水平高出十倍。

通过在硅基板上添加额外的钙钛氧化物层（均具有半导体特性），可以增强从阳光中捕获的能量。硅层捕获红光中的电子，而钙钛层捕获蓝光。能量吸收能力的提高将导致太阳能整体价格的下降，从而加速太阳能电池板的部署和采用。

科学家们花费数年时间开发高效硅钙钛太阳能电池技术，2023年似乎标志着该领域的一个重要里程碑。近期研究进展已成功将硅钙钛矿系列电池的效率提升至30%以上。进展速度如此之快，这项技术很快就会在商业产品中展示其增强的功能。

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学材料科学与工程教授Stefaan De Wolf认为，2023年，太阳能电池技术领域将带来重大进展。De Wolf的团队在硅钙钛矿太阳能电池中实现了33.7%的效率水平，但他们的工作细节仍需要在科学期刊上发表。德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心的Steve Albrecht领导的另一个研究小组最近发表了一项关于串联硅钙钛矿电池的研究，该电池可以实现高达32.5%的电力转换效率。瑞士洛桑洛桑联邦理工学院的Xin Yu Chin领导的第三组证明该串联电池的效率达到31.25%，"高效率和低制造成本的潜力".

德沃尔夫表示，超过30%的能量阈值将增强人们的信心"高性能、低成本光伏发电可推向市场"。到2022年，太阳能发电能力将达到1.2太瓦（TW），到2050年必须增加到至少75太瓦，才能缓解全球变暖和温室气体排放造成的最灾难性的局面。