一支德國(guó)科研小組近日開發(fā)出一種串聯(lián)太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 24%。這創(chuàng)造了一個(gè)新的世界紀(jì)錄，即迄今為止用這種有機(jī)和過(guò)氧化物基吸收劑的組合達(dá)到的最高效率。

該太陽(yáng)能電池由伍珀塔爾大學(xué)的托馬斯-里德爾教授小組與科隆大學(xué)物理化學(xué)研究所的研究人員、波茨坦大學(xué)和圖賓根大學(xué)的其他項(xiàng)目伙伴以及柏林亥姆霍茲中心和杜塞爾多夫的馬克斯-普朗克埃森福斯研究所共同開發(fā)。

該成果已于今天（2022年4月13日）發(fā)表在《自然》雜志上，標(biāo)題為《Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect》（具有氧化銦互連的過(guò)氧化物/有機(jī)串聯(lián)太陽(yáng)能電池）。

傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池技術(shù)主要是基于半導(dǎo)體硅，現(xiàn)在被認(rèn)為是“已經(jīng)達(dá)到瓶頸”了。因此在光電轉(zhuǎn)換效率（即每瓦特的太陽(yáng)輻射收集更多瓦特的電力）很難再有改進(jìn)。這使得我們更有必要開發(fā)新的太陽(yáng)能技術(shù)，為能源轉(zhuǎn)型做出決定性的貢獻(xiàn)。

在這項(xiàng)工作中，兩種這樣的替代吸收器材料被結(jié)合起來(lái)。這里使用了有機(jī)半導(dǎo)體，這是一種碳基化合物，在某些條件下可以導(dǎo)電。這些材料與一種基于鉛鹵化合物的過(guò)氧化物搭配，具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性。與傳統(tǒng)的硅電池相比，這兩種技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中所需要的材料和能源都要少得多，從而使太陽(yáng)能電池更加可持續(xù)發(fā)展成為可能。

在項(xiàng)目開始時(shí)，世界上最好的過(guò)氧化物/有機(jī)串聯(lián)電池的效率約為20%。在伍珀塔爾大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)下，科隆研究人員與其他項(xiàng)目伙伴一起，能夠?qū)⑦@一數(shù)值提高到前所未有的24%。

科隆大學(xué)物理化學(xué)研究所的 Selina Olthof 博士說(shuō)：“為了達(dá)到如此高的效率，必須將太陽(yáng)能電池內(nèi)材料之間的界面損失降到最低”。為了解決這個(gè)問(wèn)題，伍珀塔爾的研究小組開發(fā)了一種所謂的互連體，以電子和光學(xué)方式連接有機(jī)子電池和過(guò)氧化物子電池。

作為互連，一層薄薄的氧化銦被集成到太陽(yáng)能電池中，其厚度僅為1.5納米，以保持盡可能低的損失。科隆的研究人員在評(píng)估界面和互連的能量和電氣特性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，以確定損失過(guò)程并進(jìn)一步優(yōu)化組件。伍珀塔爾的研究小組的模擬結(jié)果表明，采用這種方法，未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)效率超過(guò) 30% 的串聯(lián)電池。

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