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工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種新的太陽能電池，其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是創(chuàng)紀錄的。這種全過氧化物串聯(lián)太陽能電池使用了兩層過氧化物，可以利用不同波長的光，再加上一種特殊的表面處理，可以減少能量的浪費。在光伏領(lǐng)域，過氧化物酶是一種特別有前途的材料，正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅在吸收陽光能量方面表現(xiàn)出色，而且更薄、更輕、更靈活，制造起來也更容易和更便宜。


從效率上看，過氧化物燃料電池的運用比例在十年多一點的時間里急劇上升，從2009年的4%以下上升到2021年的25%以上，以至于現(xiàn)在可以與硅基太陽能電池匹敵。在所謂的串聯(lián)電池中，它的效果甚至更好，在這種電池中，多層材料被堆疊在一起，以收集來自太陽的不同波長的光。例如，Perovskit-硅串聯(lián)太陽能電池最近超過了30%的效率里程碑。

在這項新的研究中，一個來自多倫多大學的工程師團隊創(chuàng)造并測試了一個全過氧化物串聯(lián)太陽能電池。一個太陽能電池怎么可能是全過氧化物而仍然是串聯(lián)的呢？這是因為該材料的厚度和化學成分可以被調(diào)整，使其能夠利用太陽光譜的不同部分，因此兩種不同的材料可以結(jié)合在一個設(shè)備中。

"在我們的電池結(jié)構(gòu)中，頂部的過氧化物層有一個更寬的帶隙，它在光譜的紫外線部分以及一些可見光中吸收良好，"該研究的共同牽頭人李崇文說。"底層有一個狹窄的帶隙，它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們可以實現(xiàn)覆蓋比用硅材料吸收更多的光譜。"


使用這種設(shè)計，該團隊報告說，一個尺寸為1平方厘米（0.15英寸）的太陽能電池的最大效率為27.4%，這將是這種類型的電池的新紀錄，并且對于任何類型的太陽能電池來說都令人印象深刻。然而，該團隊并沒有聲稱自己是冠軍，因為美國國家能源局之前的獨立認證記錄了26.3%的效率，而全過氧化物串聯(lián)太陽能電池比目前的官方紀錄保持者僅差0.1%。

該電池確實在其電壓表現(xiàn)方面取得了新的紀錄。該團隊測量的開路電壓為2.19伏，是所有全過氧化物串聯(lián)太陽能電池中最高的。

這兩個令人印象深刻的數(shù)據(jù)都是由于在過氧化物吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進行了調(diào)整。研究小組發(fā)現(xiàn)，電場在整個過氧化物的表面并不一致，這意味著一些電子會流失到電路中。因此，研究小組添加了一層被稱為1,3-丙二銨（PDA）的薄涂層，它使表面的電荷分布更均勻。

該團隊表示，未來的工作將集中在通過使電池更穩(wěn)定、增加電流和擴大電池的尺寸來提高太陽能電池的效率。

該研究發(fā)表在《自然》雜志上。

原標題：新研發(fā)的全過氧化物串聯(lián)太陽能電池擁有創(chuàng)紀錄的高效率和電壓表現(xiàn)