瑞士新型鈣鈦礦硅疊層電池效率突破30.02%！刷新認(rèn)證紀(jì)錄

【技術(shù)突破】瑞士科學(xué)家在《自然》發(fā)表成果，研發(fā)出三結(jié) “三明治” 結(jié)構(gòu)鈣鈦礦硅太陽(yáng)能電池，通過(guò)分子調(diào)控、新型沉積工藝與納米粒子光管理，實(shí)現(xiàn)30.02%光電轉(zhuǎn)化效率，大幅刷新此前紀(jì)錄。該電池成本遠(yuǎn)低于高端Ⅲ-Ⅴ族電池，兼具地面應(yīng)用與空間潛力，團(tuán)隊(duì)正推進(jìn)規(guī)模化與耐久性測(cè)試。

瑞士科學(xué)家在最新出版的《自然》雜志刊發(fā)研究報(bào)告稱，他們巧妙融合鈣鈦礦與硅材料，打造出一款新型“三明治”結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池。這款電池底層為硅基，中層與頂層則沉積著鈣鈦礦薄膜，光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)30.02%，遠(yuǎn)超此前27.1%的認(rèn)證紀(jì)錄。

這款三結(jié)太陽(yáng)能電池由洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院光伏與薄膜電子實(shí)驗(yàn)室與瑞士電子與微技術(shù)中心科學(xué)家攜手打造。最新進(jìn)展的取得緣于團(tuán)隊(duì)對(duì)頂部鈣鈦礦電池電壓不足、中間電池電流偏弱這兩大瓶頸的精準(zhǔn)攻克。

在研制新電池的過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)引入了一種神奇分子，引導(dǎo)鈣鈦礦晶體完美生長(zhǎng)，消除內(nèi)部缺陷，使頂部電池電壓躍升至1.4V。此外，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出三步沉積工藝，讓中間電池對(duì)近紅外光的吸收效率大幅提升。而且，他們?cè)诠杌着c中間層之間嵌入納米粒子，巧妙地將多余陽(yáng)光反射回中層，讓電流倍增。

目前，全球太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率桂冠由多結(jié)Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池摘得（高達(dá)37%），但其“身價(jià)”高昂——每瓦電力成本是普通電池千倍，通常服務(wù)于太空與聚光系統(tǒng)，例如為衛(wèi)星供電。

新電池以遠(yuǎn)低于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體的成本，展現(xiàn)了逼近頂尖太空級(jí)電池的性能，堪稱“平民價(jià)格，貴族性能”。這不僅為地面公用事業(yè)與住宅太陽(yáng)能技術(shù)開(kāi)啟了新大門(mén)，更有望在未來(lái)“上天入地”，服務(wù)于空間應(yīng)用。這項(xiàng)突破性進(jìn)展，也為低成本鈣鈦礦太陽(yáng)能電池樹(shù)立了新標(biāo)桿。

團(tuán)隊(duì)下一步將聚焦于擴(kuò)大制造規(guī)模、開(kāi)展嚴(yán)苛的耐久性測(cè)試，并積極推動(dòng)其向商業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。