鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池 轉能效率達 29.15% 創新高

提高太陽能電池的效率可以大大改變相同表面面積和相同日照量下產生的能量。上周刊於《科學》的歐洲研究指,在創造更高太陽能產量方面有新突破,團隊在鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池 (perovskite/silicon tandem solar cell) 類別成功做到電池轉能效率 29.15% 的世界紀錄。

鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池是眾多太陽能電池的其中一種,該類別的電池一直希望突破效率超過 30% 的長期目標。此前,鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的轉換效率最多只有 28% 。

在是次研究中,團隊使用 1 厘米乘 1 厘米的電池來做出 29.15% 的效率記錄,但未來將需另一研究將電池放大確認有同樣效率。不過,報告指經 300 小時的模擬使用,電池仍保留了其原始效率的 95% 。

團隊測試的鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池。 Credit: Eike Köhnen/HZB

更好的消息是,將鈣鈦礦和矽組合並不會顯著增加製造太陽能電池的成本,因此如果進一步證明組合可大規模使用,將對推廣價格低廉的太陽能非常重要。

團隊在報告中形容,鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池是種超越單電池 (single-cell) 效率極限的有前景的選擇。

鈣鈦礦和矽實際上已經被單獨開發為太陽能電池板的半導體材料:矽電池已存在一段很長時間,並且是目前世界各地太陽能發電場的標準。

鈣鈦礦則是新興的挑戰者,在 2009 年才被日本化學家宮坂力研發,但已被認為最終會在實用性方面超越矽。所以多年來學界都嘗試以不同礦物與鈣鈦礦組合製作太陽能電池;而所謂的串聯電池即使用兩種半導體,可以捕獲光譜的兩個不同部分,例如團隊使用的矽可捕獲紅外光,鈣鈦礦則捕獲到可見光。

來源:
Science Alert, Scientists Just Set a New World Record in Solar Cell Efficiency, 14 December 2020

報告:
Al-Ashouri, A., Köhnen, E., Li, B. & et al. (2020). Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with >29% efficiency by enhanced hole extraction. Science 11 Dec 2020: Vol. 370, Issue 6522, pp.1300-1309. DOI: 10.1126/science.abd4016

文/Alan Chiu

編輯推介

    發表意見