钙钛矿/硅串联太阳能电池效率达到29.15%

德国Helmholtz-Zentrum Berlin（HZB）的一个团队在《Science》杂志上发表了一篇论文，介绍了其开发的一种由钙钛矿和硅制成的串联太阳能电池的效率达到29.15%，是目前为止最高的世界纪录。该串联电池即使在没有封装的情况下也能提供300小时的稳定性能。为了实现这一目标，Steve Albrecht教授领导的小组研究了界面上的物理过程，以改善电荷载体的传输。

由两种带隙不同的半导体组成的太阳能电池在串联使用时，与单独使用的电池相比，可以实现更高的效率。这是因为串联电池能更有效地利用太阳光谱。特别是，传统的硅太阳能电池主要是将光的红外部分有效地转化为电能，而某些钙钛矿化合物可以有效地利用太阳光的可见光部分。

2020年年初，由HZB的Steve Albrecht教授领导的团队打破了之前由钙钛矿和硅制成的串联太阳能电池的世界纪录（28.0%，牛津光伏），创造了29.15%的新世界纪录。与经过认证和科学发表的最高效率（26.2%，DOI：10,1126/science.aba3433）相比，这是一个巨大的进步。新的数值已经在Fraunhofer ISE得到认证，并列在NREL图表中。现在，该成果发表在《Science》杂志上，并对制造过程和基础物理学进行了详细的解释。

"29.15%的效率不仅是这项技术的记录，在NREL图表中，在整个新兴光伏类别中都处于非常靠前的位置。"Albrecht团队的博士生、该研究的共同第一作者Eike Khnen说。团队利用了具有1.68eV带隙的复杂该条框成分，并重点优化了基底界面。

与来自立陶宛的合作伙伴（Vytautas Getautis教授的小组），他们开发了一种有机分子的中间层，可以自主排列成自组装单层（SAM）。它由一种新型的具有甲基基团取代的咔唑基分子（Me-4PACz）组成。这种SAM被应用到电极上，促进了电荷载体的流动。

通过结合光致发光光谱、建模、电学表征和太赫兹电导率测量，可以区分出钙钛矿材料界面的各种过程，并确定重大损失的来源。

相关链接：https://www.nature.com/articles/nenergy20179