三结钙钛矿太阳能电池效率达27.3%，寿命770小时

钙钛矿太阳能技术突破

德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心（HZB）的研究人员开发出一种高度复杂的三结钙钛矿太阳能电池，实现了创纪录的27.3%效率，同时在连续运行下展现出770小时的寿命。这一进展解决了钙钛矿光伏面临的两大挑战：效率和耐久性。

三结电池的工作原理

三结太阳能电池堆叠三个不同的吸收层，每层针对太阳光谱的特定部分进行调谐。通过结合吸收高能（蓝光）、中能（绿光）和低能（红光）光子的材料，这些电池理论上可以超过单结电池的Shockley-Queisser极限。HZB团队优化了层间界面，以最小化能量损失并改善电荷提取。

效率与稳定性指标

新电池在标准测试条件下实现了27.3%的认证效率。更重要的是，在连续光照和最大功率点跟踪下运行770小时后，它仍保持了初始效率的80%。这比之前的三结钙钛矿电池有了显著改进，后者通常在数百小时内就会退化。

材料与制造创新

研究人员使用有机-无机杂化钙钛矿和全无机钙钛矿的组合来创建三个结。他们采用先进的沉积技术以确保均匀的薄膜形成并减少缺陷。团队还开发了一种新型钝化策略来抑制非辐射复合，这是效率损失的主要原因。

对太阳能的影响

钙钛矿太阳能电池因其低制造成本和高效率潜力而引起了强烈关注。然而，稳定性问题阻碍了商业化。HZB的演示表明，三结设计可以实现高效率和长运行寿命，使钙钛矿技术更接近在公用事业规模太阳能电站和建筑集成光伏中的实际应用。

与其他技术的比较

单结钙钛矿电池的效率已达到约25-26%，而硅电池的效率接近27%。三结设计可以超越这些极限。该电池27.3%的效率与最好的硅-钙钛矿叠层电池相当，但优势在于完全基于钙钛矿，简化了制造。

未来研究方向

HZB团队计划通过探索新的封装方法和替代接触材料来进一步提高稳定性。他们还旨在将电池尺寸从实验室规模扩大到商业模块。与行业合作伙伴的合作正在进行中，以加速技术转让。

结论

效率达27.3%、寿命770小时的三结钙钛矿太阳能电池的开发标志着光伏研究的一个重要里程碑。它表明钙钛矿技术可以实现高性能和耐久性，为高效、稳定且成本效益高的下一代太阳能电池铺平了道路。

本文基于Interesting Engineering的报道。阅读原文。