作者:MARK HUTCHINS


沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的一组科学家开发了一种生产单晶钙钛矿的方法,并以21.09%的效率实现了该技术的创纪录效率。

单晶钙钛矿太阳能电池最新效率为21.09%!

尽管钙钛矿的某些结构还远未实现商业化,但该技术在高效太阳能电池方面的广泛潜力已广为人知,世界各地的大学和研究机构正在研究大量不同的结构和工艺,用于充分利用晶体结构。


KAUST的最新突破涉及到单晶钙钛矿。尽管在硅中从多晶体生长转变为单晶生长的好处众所周知,但在钙钛矿中,这种方法非常具有挑战性。困扰这项技术发展的稳定性问题主要是由于晶体无序生长的趋势,会有许多缺陷出现在两个晶体的晶界上。

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有价值的挑战


生产单晶钙钛矿可能是消除许多缺陷的一种方法,因此被KAUST和其他几个研究机构视为一个值得克服的挑战。“我们的理由是,这些单晶为钙钛矿太阳能电池技术提供了一个机会,以克服这些局限性,并尽可能接近理论效率极限,”KAUST化学科学助理教授、该研究论文的共同主要作者奥马尔·穆罕默德说。

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穆罕默德和他的团队使用一种方法生产了甲基铵三碘化铅(MAPBI3)的单晶,该方法是在两个聚合物涂层基板之间开始结晶过程,这两个聚合物涂层基板在物理上限制了晶体的一维生长。他们的方法和生产的设备在发表在《美国化学学会能源快报》上的论文《功率转换效率超过21%的单晶 (MAPbI3)钙钛矿太阳能电池》中进行了描述。


产生的晶体厚度为20微米。然后用铜对这些电池进行处理,制造出1平方毫米的太阳能电池,其最大效率达到21.09%。研究小组说,他们对研究结果感到惊讶,并预计必须解决生长比20微米薄得多的晶体薄膜的问题,他们称之为“极其具有挑战性”。


虽然钙钛矿单晶体的生长要比这里所达到的3-6毫米大很多倍,但研究人员说,达到的高效率突出了单晶体在开发钙钛矿基太阳能器件方面的潜力。


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