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新型反轉架構與SAM技術成功提高鈣鈦礦太陽能電池熱穩定性-高溫環境下維持90%效率1,000小時


來自香港城市大學研究團隊成功研發出效率達25.6%的反轉鈣鈦礦太陽能電池,同時取得顯著的熱穩定性成就。研究人員採用了一種自組裝分子單層(SAM)的新型材料來增強太陽能電池的性能,尤其在高溫環境下。


圖片來源:朱宗龍教授主題組/香港城市大學-採用新型 SAM 的鈣鈦礦太陽能電池照片。


傳統的鈣鈦礦太陽能電池採用“n-i-p”架構,其中太陽能電池通過電子傳輸層(ETL)一側照射。然而,這一新型的反轉鈣鈦礦電池使用“p-i-n”架構,使光線通過電洞傳輸層(HTL)表面照射。這種結構的關鍵是使用自組裝分子單層(SAM)來穩定鈣鈦礦吸收層和電洞傳輸層之間的界面。


圖片來源:朱宗龍教授主題組/香港城市大學-新型 SAM 的分子結構、SAM 沉積方法示意圖以及基於 SAM 的鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。


研究人員通過將SAM固定在氧化鎳納米粒子表面,形成電荷提取層,優化了電洞提取速度,並降低了缺陷密度。這種穩定層使電池能夠在高溫下保持90%以上的效能,即使在高溫約65攝氏度下運行1,000多小時。


圖片來源:朱宗龍教授主題組/香港城市大學-透過引入耐熱電荷萃取層,改良的電池即使在長時間暴露(超過 1,200 小時)在(65℃)左右的高溫下,仍能保持超過 90% 的效率。


這一重要的成就對於鈣鈦礦太陽能電池的應用和可再生能源領域的發展具有重要意義,因為它解決了鈣鈦礦太陽能電池在高溫下表現不佳的主要問題。將這項技術的商業化應用將有助於減少對化石燃料的依賴,為應對全球氣候變化做出重要貢獻。




參考資料: 1.香港城市大學在鈣鈦礦太陽能電池用於再生能源方面取得關鍵突破;發表於《科學》https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2023/10/20/pivotal-breakthrough-adapting-perovskite-solar-cells-renewable-energy-city-university-hong-kong-published-science

2.Hong Kong researchers develop inverted perovskite solar cell with 25.6% efficiency



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