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兼具低成本、稳定性高优势,英国研发大尺寸钙钛矿太阳能电池

目前大多科学家都想要研发出小型且轻便的太阳能板,希望可扩大太阳能的应用范围,但英国斯旺西大学反其道而行,日前开发出新型“超大尺寸”钙钛矿太阳能板,其电池尺寸与A4纸相当,模组有效面积(ActiveArea)高达198平方公分,更解决易衰退稳定性低问题、能有效稳定运作一...  

目前大多科学家都想要研发出小型且轻便的太阳能板,希望可扩大太阳能的应用范围,但英国斯旺西大学反其道而行,日前开发出新型“超大尺寸”钙钛矿太阳能板,其电池尺寸与 A4 纸相当,模组有效面积(Active Area)高达 198 平方公分,更解决易衰退稳定性低问题、能有效稳定运作一年以上,将有助于未来工业用与大规模太阳能发展。

小型太阳能板可用于穿戴式感测器或是结合衣服、纺织品,而大型太阳能板也有其市场,能应用在屋顶太阳能、大楼外墙与公用事业太阳能,基本上为太阳能系统的老本行。而虽然现今大范围太阳能系统以硅晶电池技术为主,不过斯旺西大学采用的新型钙钛矿太阳能电池将有望超越硅晶电池如今的地位。

钙钛矿太阳能电池发展潜力高,经数次改良其转换效率已从 2009 年的 3.8% 成长至可媲美传统的硅太阳能的 22% 以上,且钙钛矿太阳能电池优点相当多,具有低成本与易制造优点,更可制成薄膜或是可挠式太阳能板。

但该技术仍有许多挑战需要克服,像是钙钛矿电池含有毒金属“铅”以及遇热、水易降解等难题,种种因素也造成钙钛矿电池稳定性比传统硅晶太阳能差,如果该技术能跨越众多不利因素,未来将拥有无限可能。

因此为扩大钙钛跨电池的发展,斯旺西大学首先解决钙钛矿容易衰退的难题,研发出碳-钙钛矿太阳能电池(C-PSC),其顶层由二氧化钛、氧化锆、碳制成,虽然转换效率只有 6% 左右,但碳-钙钛矿太阳能电池可稳定运作一年以上。

之后团队再借由该技术进一步打造 A4 大小的太阳能电池,乍看之下这好像也没什么特别的,但是若制成模组,其有效面积可高达 198 平方公分,团队也最佳化印刷过程,让太阳能材料可与玻璃基板上的图案精准对齐,这些突破都是太阳能大规模制造所需要的关键。

根据团队在《Advanced Materials Technologies》发表的研究,新型钙钛矿转换效率为 6.3%,若在室内进行测试(照度约 200 lux)转换效率可提升至 11%,在超市(1000 lux)则可高达 18%,显示该太阳能板可为室内小型设备供电。

团队下一步将持续提升电池的光转换面积与发电量,斯旺西大学 SPECIFIC 创新与知识中心 Francesca De Rossi 博士表示,即使扩大电池尺寸,新型钙钛矿太阳能表现仍良好,这项发现也将有助于工业设备采用钙钛矿电池,让该技术朝商业化迈进。

  • Supersizing solar cells—researchers print module six times bigger than previous largest
  • Scientists find cheap, game-changing way to ‘supersize’ solar cells
  • Supersizing perovskite solar cells: researchers show that technology works at larger scale

(首图来源:斯旺西大学。文/DaisyChuang)

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