在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。近日，國際知名期刊《科學》發(fā)表了一項電池制造方面的重大突破——通過在有紋理的硅上“催長”鈣鈦礦，多倫多大學和阿卜杜拉國王科技大學的研究人員們開發(fā)出高效、穩(wěn)定的雙疊層太陽能電池。

以往，寬帶隙鈣鈦礦可以通過形成串聯(lián)電池來提高硅太陽能電池的效率，但是通常鈣鈦礦必須在硅電池的光滑面上生長，因為在粗糙的光捕獲面上生長的材料通常不能完全覆蓋硅酸鹽電池。硅表面及其粗糙的紋理易于相分離。

而這次，研究人員們用帶隙約為1.68電子伏特的鈣鈦礦“生長”出厚膜，并使用鈍化劑1-丁硫醇限制了其相互分離。

整體來看，這些綜合的增強功能，使鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池的獨立認證功率轉(zhuǎn)換效率達到了25.7%。這些器件在85°C下進行400小時的熱穩(wěn)定性測試后，以及在40°C下在最大功率點跟蹤400小時后，其性能幾乎沒出現(xiàn)衰減。

這將意味著，可以充分利用鈣鈦礦技術(shù)迄今取得的巨大進步，將性能更好、成本更低的光伏發(fā)電板推向市場。

采用特殊方式“堆疊”后的太陽能電池形成了雙結(jié)膜，這有可能克服光伏電池的單結(jié)Shockley-Queisser極限。固溶鈣鈦礦的快速發(fā)展，讓鈣鈦礦單結(jié)的效率超過了20%。但是，此前該工藝尚未能夠與行業(yè)相關(guān)的紋理化晶體硅太陽能電池進行單片集成。

在他們的研究中，研究人員揭秘了將溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與完全紋理化的硅異質(zhì)結(jié)底部電池相結(jié)合的雙相電池。

具體而言，為了克服微米級鈣鈦礦中電荷收集的挑戰(zhàn)，研究人員將硅錐體底部的耗盡寬度增加了3倍，這使其高到足以覆蓋用于標準硅晶片的金字塔結(jié)構(gòu)。研究小組發(fā)現(xiàn)，凹處的鈣鈦礦會產(chǎn)生一個電場，該電場將鈣鈦礦層中產(chǎn)生的電子與硅層中產(chǎn)生的電子分開。

此外，他們通過將自限鈍化劑(1-丁硫醇)制成的“鈍化層”覆蓋在了鈣鈦礦表面上，從而增加了擴散長度并進一步抑制了相偏析，加強了電荷分離。

研究團隊表示，他們將繼續(xù)改進設(shè)計，包括將穩(wěn)定性提高到行業(yè)基準要求的1000個小時。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。