美国科学家研制出新型钙钛矿太阳能电池 转换效率达25%

钙钛矿作为一种人工合成材料，钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。因为其性能优异、成本低廉、商业价值巨大，因而被产业界极为关注，成为科研热点。近年来，全球顶尖科研机构和大型跨国公司都投入了大量人力物力，力争早日实现量产。

据Technews报道，最近美国国家再生能源实验室（NREL）研发出新型串迭型全钙钛矿太阳能板，转换效率达到25%。

在钙钛矿太阳能板研究中，通常科学家的研究方向都集中在宽能隙钙钛矿。这是因为宽能隙材料耐高温与耐高压，也能对太阳光谱中紫外线等较高能量的区域做出反应。但是如果要研制串迭型钙钛矿太阳能板，就要有一个钙钛矿太阳能板是低能隙材料，这样这两个太阳能电池才能吸收不同的光谱。

通常，钙钛矿太阳能主要金属为铅。而科学家过去研究发现，只要将锡加入铅钙钛矿之后，就可以降低钙钛矿太阳能的能隙。比如，在2014年，美日联合科研团队就把传统钙钛矿与锡铅钙钛矿整合，将转换效率提升到23%。但，锡金属在空气中不太稳定，锡铅钙钛矿晶格容易产生缺陷，并破坏电荷传递，从而致使电池效率不太理想。

对此，NREL提出解决方案：在锡铅钙钛矿中添加胍硫氰酸盐。该有机化合物除了可以防止钙钛矿中的锡与氧起反应之外，也能提高钙钛矿的性能。研究测试指出，电子激发时间已超过1μs，与过去高出5倍，而且锡铅钙钛矿层的转换效率也从18%提升至20%。

目前，NREL已将钙钛矿层与新型锡铅钙钛矿串迭，将转换效率进一步提高到25%。该研究将有助于再次加速钙钛矿太阳能电池的研发步伐。现在科技界正不断刷新串迭型太阳能电池的转换效率，而理论上串迭型全钙钛矿的转换效率可以达到30%，未来还有进一步的效率提升空间。