21.6%,下一代太陽能電池能效破紀錄

  澳大利亞國立大學官方網站近日宣布,該校研究人員在太陽能電池能效轉換方面開辟了新的領域,人們借此可以窺見該技術未來的發展前景。
  該校工程與計算機科學學院副教授托馬斯·懷特、博士彭軍(音譯)等研究人員創造了21.6%的能量轉化效率的新紀錄,這是鈣钛礦電池在一定尺寸上達到的最高效率。這意味着注入電池的陽光中有21.6%會被轉化為能量。


  托馬斯·懷特、彭軍和他們研發的高效太陽能電池
 
  托馬斯·懷特稱,與之形成對照的是,目前安裝在屋頂上的比較典型的太陽能電池闆的效率隻有17%到18%。
  “太陽能電池的研發,主要基于三點,即讓電池變得高效、穩定、便宜。”懷特認為,“就此來看,鈣钛礦電池是太陽能電池的未來,也是下一代電池的重點所在。”
  “就鈣钛礦太陽能電池而言,其現在的能量轉換效率是富有競争力的,而且成本是其一大賣點。現在真正的挑戰是使它們足夠穩定,以便可以在屋頂上使用。例如,它們必須能夠在極端溫度下使用25到30年。”懷特表示,其最終的目标是将這些鈣钛礦與矽結合成串聯太陽能電池,“把這兩種材料放在一起,可能會比單獨一種材料的效率更高”。
  懷特和他的團隊多年來一直緻力于改進鈣钛礦太陽能電池。鈣钛礦材料含有豐富而廉價的化學元素,包括碳、氫、氮、碘和鉛等。
  “目前95%的太陽能電池是由矽制成的。它是一種非常好的材料,但在未來5到10年内,其效率将達到上限。” 懷特說,“而要想制造出真正好的串聯太陽能電池,必須讓兩種電池盡可能高效地工作。因為矽不能變得更好,所以我們一直專注于另一半的組成——鈣钛礦。”
  新的效率紀錄意味着鈣钛礦電池現在每平方米可以産生216瓦的電力。
  懷特說:“當它們規模小的時候,就很難準确地測量它們,而且也不一定能代表如果規模擴大會發生什麼。因此,我們的研究結果在許多人認為最小的尺度—— 一平方厘米上是最高的。”
  為了達到這一創紀錄的結果,彭軍開發了一種新型納米結構材料。“一種高效率的太陽能電池必須能夠同時産生高電壓和高電流。”彭軍說,“雖然很難同時實現這兩種功能,但電池中的納米結構層使之成為可能。”
  該團隊的研究成果得到了CSIRO光伏性能實驗室的獨立驗證。該實驗室是南半球唯一一個被認證為太陽能電池效率達到國際标準的實驗室。該研究獲得了澳大利亞可再生能源署的資助。

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