據(jù)報道，《科學》雜志近日發(fā)表了兩項讓鈣鈦礦與硅適配從而打破硅基電池光電轉換效率理論極限的研究成果。

其一是瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究小組通過兩步法使硅和鈣鈦礦協(xié)同工作，使得電池效率達31.2%。

其二是德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心的科學家將液態(tài)哌嗪二氫碘酸鹽注入鈣鈦礦層，減少了“任性”的電子，讓光伏電池的效率達了32.5%。

目前，幾乎所有商用太陽能電池都是由硅制成的。但硅基電池只能將窄頻帶的光轉化為電能，超出或低于該范圍太多的光要么直接通過，要么作為熱量散失，這導致硅基電池的理論效率極限約為29.4%。

理論上，如果在硅層的頂部堆疊一種將其他頻段范圍的光轉化為電能的材料，這個極限可能會提高。

鈣鈦礦就是非常適合的材料，因為它更善于吸收接近紅外光譜的光。不過，事實證明，要高效利用它很困難，因為“任性”的電子在轉化為電流之前就被重新吸收到晶體中了。

而現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院與德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心的學者，找到了讓鈣鈦礦與硅適配實現(xiàn)更高效率的方法。

其中，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的Xin-Yu Chin和同事，通過兩步法使硅和鈣鈦礦協(xié)同工作，先在硅基電池上涂一層緊密貼合的前體，然后再加入第二層化學品，使其與前體反應形成鈣鈦礦，設備效率達31.2%。

Chin指出，這一過程減少了硅-鈣鈦礦界面的缺陷，從而增加了可用于產生電流的電子數(shù)量。

而德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心的Silvia Mariotti和同事，則將液態(tài)哌嗪二氫碘酸鹽注入鈣鈦礦層，也能減少“任性”的電子，效率達32.5%。

“效率驚人。”英國劍橋大學的Kyle Frohna說，不過目前來說，這樣的效率實現(xiàn)，還僅限于比商業(yè)用途所需尺寸小得多的太陽能電池。

“如果能大規(guī)模生產這種產品就太棒了，唯一需要注意的是，要確保它們能夠穩(wěn)定、持續(xù)地產生電能。”Frohna說。

來源：中國科學報