當鈣鈦礦太陽能電池走向戶外會發生什么?

鈣鈦礦太陽能電池在實驗室與實際應用中有何不同?從實驗室到量產，需要掌握鈣鈦礦太陽能電池的哪些特性?近日，KAUST研究人員便做了這樣一組試驗，展示了鈣鈦礦/硅疊層光伏電池在陽光充足的環境中工作發生的變化。

材料的光學與電學性質和其帶隙有關，決定了入射光子需要吸收的最小能量。帶隙還決定了光子被吸收時產生多少電流。在傳統的光伏電池中，光吸收材料只吸收某些波長的光(能量高于帶隙的光)，留下一部分太陽能未被利用。

鈣鈦礦-硅疊層光伏電池同時應用硅的工業成熟度與鈣鈦礦的多功能性的優勢，理論極限效率為44%，超過傳統光伏電池的33%

為了獲得硅的工業成熟和鈣鈦礦的多功能性的好處，科學家們研究了在一種稱為串聯太陽能電池的設備中使用這兩種材料。這些電池的理論效率極限為44%，超過了傳統太陽能電池的33%。

鈣鈦礦疊層光伏電池一般在實驗室的標準測試條件下進行測試，然而在鋪設光伏電站的地區，環境溫度遠高于標準的25攝氏度，并且會大幅波動，從而影響性能。

研究人員在室外炎熱、陽光充足的氣候下研究了鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的性能。研究結果表明，雖然硅帶隙隨著器件變熱而變小，但鈣鈦礦帶隙變大，這意味著有更多的光能夠被利用。

盡管應用環境偏離了理想工作條件，降低了在標準測試條件下優化的串聯電池的效率。然而卻明顯降低了鈣鈦礦的帶隙，允許在疊層光伏電池中使用更穩定的鈣鈦礦成分。

"這些改進將使鈣鈦礦/硅疊層光伏電池更接近市場."研究人員表示:“我們的研究接下來將側重于推動鈣鈦礦的功率轉換效率超過報道的單結硅太陽能電池最高—效率26.7%，同時提高穩定性。”