喷涂钙钛矿太阳能板有望显著降低发电成本

根据物理学家组织的一份报告,谢菲尔德大学的一个研究小组最近首次将喷雾技术应用于钙钛矿太阳能电池板的开发。这种材料和技术的应用将有助于降低太阳能发电的成本。

来自谢菲尔德大学物理和天文学院以及化学和生物工程学院的专家以前使用喷涂技术来生产由有机半导体材料制成的太阳能电池,在此基础上采用钙钛矿材料是一个重大发展。

基于金属卤化物钙钛矿的光电材料于2012年首次展出。现在这种技术已经成为太阳能电池领域非常有前途的材料选择,因为它结合了高效率和低成本的特点。材料喷涂技术的应用将最大限度地减少材料浪费,更适合大规模生产应用——就像汽车涂装和图像印刷行业一样。

首席科学家大卫·利泽教授说:“人们对钙钛矿型光电材料非常感兴趣。”“更重要的是,这种材料有望结合成熟太阳能电池材料的高性能和有机光伏材料的低成本,”他说。

目前,绝大多数太阳能电池板是由硅等高耗能材料制成的,这意味着生产这种材料所需的能耗相对较高。相比之下,使用钙钛矿材料所需的生产能耗要低得多。通过采用密集喷涂技术,研究团队希望进一步降低成本。

利兹教授说:“有机太阳能电池板的最佳能效转换功率记录约为10%。目前,由钙钛矿材料制成的太阳能电池板的转换效率已经达到19%,这与由硅材料制成的太阳能电池板的25%的转换率相差不远。目前,硅太阳能电池板是占据市场绝对垄断地位的产品。”他说:“我们开发的钙钛矿太阳能电池板仍然使用类似有机太阳能电池的结构。我们所做的主要是替换其核心的光吸收层材料,即有机层,并用喷涂的钙钛矿材料层替换它。采用钙钛矿层代替有机吸收层,显著提高了产品的能量转化率。”

谢菲尔德大学的研究小组发现,通过喷涂钙钛矿层,它们可以将原始太阳能电池板的效率提高约11%。利兹教授说:“这项成就进一步推进了现有的工作,标志着钙钛矿涂层技术将开始逐渐走出实验室。这是迈向高效低成本太阳能电池板的关键一步。”

太阳能正在成为全球可再生能源领域的重要组成部分。尽管全球经济困难,太阳能电池市场保持了相对较高的增长势头。利兹教授说:“我相信这种薄膜光电转换技术将在推动太阳能应用方面发挥重要作用,其中,钙钛矿材料的使用将有很大的前景。”

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