来自柏林Helmholtz-Zentrum-Berlin(HZB)的科学家们发现,采用CIGS和钙钛矿技术相结合的串联电池效率达到了24.16%。
钙钛矿太阳能电池自从2009年首次报道以来已经取得了巨大进展。大部分溶液法制备的钙钛矿太阳能电池已认证的效率达到20%以上。然而几乎所有高效率的钙钛矿太阳能电池都是用旋涂法制备的,这种制备方法无法满足工业化的高吞吐量与规模化制备的要求。
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因结构简单,能量转换率高,低成本以及温和条件制备等优点,备受学术界的关注。但其存在一个致命的弱点:光化学稳定性和热稳定性差。相比之下,无机钙钛矿材料因其优异的稳定性成为研究者们新的关注热点。
目前,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转化效率已经达到22.7%,超过了商业化的晶硅太阳能电池。但是由于钙钛矿材料在大气环境中难以长期稳定,仍是限制其工业化的致命弱点。钙钛矿多晶膜的缺陷多存在于薄膜的表面和相邻晶粒间的晶界中,载流子的复合与材料降解活跃在这些区域,严重制约了器件的稳定性与效率。
近年来,基于CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池(PSC)由于具有优异的热学和化学稳定性受到了科研人员的广泛关注。研究发现,与有机-无机杂化PSC相比,全无机CsPbBr3太阳能电池可以在相对湿度90%以上的空气环境中保持稳定。
由于传统的有机-无机杂化钙钛矿材料存在着不可避免的热/湿不稳定性,导致器件在高温或者高湿度条件下性能衰退严重,阻碍了钙钛矿太阳能电池商业化的进程。在这样的大背景下,纯无机铯铅卤化物钙钛矿具有良好的环境稳定性和优异光伏性能便自然而然地成为商业化钙钛矿太阳能电池的研究热点。
据日本当地媒体报道,针对新一代太阳能电池“钙钛矿太阳电池”材料,东京大学先端科学技术研究中心的科研人员,在不使用铷等稀有金属的前提下,实现了20.5%的高转换效率及稳定发电。研究通过添加地球上较多存在的钾元素,实现了结晶构造的稳定性。研究组在进行长期耐久性试验同时,面向松下、东芝等企业的实用化进行评价与研讨。