澳大利亞研究人員發(fā)現，下一代太陽(yáng)能電池能效創(chuàng )新高
該校工程與計算機科學(xué)學(xué)院副教授托馬斯·懷特、博士彭軍(音譯)等研究人員創(chuàng )造了21.6%的能量轉化效率的新紀錄，這是鈣鈦礦電池在一定尺寸上達到的最高效率。這意味著(zhù)注入電池的陽(yáng)光中有21.6%會(huì )被轉化為能量。
托馬斯·懷特稱(chēng)，與之形成對照的是，目前安裝在屋頂上的比較典型的太陽(yáng)能電池板的效率只有17%到18%。
“太陽(yáng)能電池的研發(fā)，主要基于三點(diǎn)，即讓電池變得高效、穩定、便宜。”懷特認為，“就此來(lái)看，鈣鈦礦電池是太陽(yáng)能電池的未來(lái)，也是下一代電池的重點(diǎn)所在。”
“就鈣鈦礦太陽(yáng)能電池而言，其現在的能量轉換效率是富有競爭力的，而且成本是其一大賣(mài)點(diǎn)?，F在真正的挑戰是使它們足夠穩定，以便可以在屋頂上使用。例如，它們必須能夠在極端溫度下使用25到30年。”懷特表示，其最終的目標是將這些鈣鈦礦與硅結合成串聯(lián)太陽(yáng)能電池，“把這兩種材料放在一起，可能會(huì )比單獨一種材料的效率更高”。
懷特和他的團隊多年來(lái)一直致力于改進(jìn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。鈣鈦礦材料含有豐富而廉價(jià)的化學(xué)元素，包括碳、氫、氮、碘和鉛等。
“目前95%的太陽(yáng)能電池是由硅制成的。它是一種非常好的材料，但在未來(lái)5到10年內，其效率將達到上限。” 懷特說(shuō)，“而要想制造出真正好的串聯(lián)太陽(yáng)能電池，必須讓兩種電池盡可能高效地工作。因為硅不能變得更好，所以我們一直專(zhuān)注于另一半的組成——鈣鈦礦。”
新的效率紀錄意味著(zhù)鈣鈦礦電池現在每平方米可以產(chǎn)生216瓦的電力。
懷特說(shuō):“當它們規模小的時(shí)候，就很難準確地測量它們，而且也不一定能代表如果規模擴大會(huì )發(fā)生什么。因此，我們的研究結果在許多人認為最小的尺度—— 一平方厘米上是最高的。”
為了達到這一創(chuàng )紀錄的結果，彭軍開(kāi)發(fā)了一種新型納米結構材料。“一種高效率的太陽(yáng)能電池必須能夠同時(shí)產(chǎn)生高電壓和高電流。”彭軍說(shuō)，“雖然很難同時(shí)實(shí)現這兩種功能，但電池中的納米結構層使之成為可能。”
該團隊的研究成果得到了CSIRO光伏性能實(shí)驗室的獨立驗證。該實(shí)驗室是南半球唯一一個(gè)被認證為太陽(yáng)能電池效率達到國際標準的實(shí)驗室。
該研究獲得了澳大利亞可再生能源署的資助。