新型高效低成本半透明太阳能电池

导读 由于建筑物集成光伏(BIPV)系统的需求日益增加,开发具有高效率和低成本的透明或半透明太阳能电池以替换现有的不透明且昂贵的硅基太阳能

由于建筑物集成光伏(BIPV)系统的需求日益增加,开发具有高效率和低成本的透明或半透明太阳能电池以替换现有的不透明且昂贵的硅基太阳能电池板已变得越来越重要。理工大学应用物理系(理大)已成功开发出高效,低成本的半透明钙钛矿太阳能电池,并配有石墨烯电极。当从氟掺杂的氧化锡底电极(FTO)或石墨烯顶部电极照射时,该新颖发明的功率转换效率(PCE)约为12%,而传统的半透明太阳能电池的功率转换效率为7%。其潜在的低成本低于0.5港元/瓦,

太阳能是可再生能源的重要来源,其中太阳能电池将通过光伏效应将光能直接转换为电能。第一代晶体硅太阳能电池板具有高稳定性和高效能量转换,但不透明且昂贵。第二代太阳能电池,即薄膜太阳能电池,重量轻并且可以制成柔性的。然而,它们由具有复杂结构的稀有材料制成并且需要高温处理。近年来,随着制造高PCE太阳能电池板,易于制造和低成本的研究目标,科学家们一直在研究第三代太阳能电池。作为新型第三代太阳能电池的钙钛矿太阳能电池由于其高功率转换效率而近来备受关注,

为了改善PCE并降低半透明太阳能电池板的成本,理大研究人员开发出了首个以石墨烯为电极的半透明钙钛矿太阳能电池。石墨烯是太阳能电池中透明电极的理想候选材料,具有高透明度,良好的导电性和潜在的低成本。太阳能电池的半透明特征使其能够吸收来自两侧的光,并且可广泛用于建筑物的窗户,外墙,百叶窗和屋顶中,以将太阳能转换成电能,从而大大增加用于收集太阳能的表面积。

虽然石墨烯作为一种先进材料是在十多年前发明的,但理大创新了简单的加工技术,以提高石墨烯的导电性,以满足其在太阳能电池中的应用要求。首先,通过涂覆薄层导电聚合物聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS),石墨烯的电导率得到显着改善,其也用作钙钛矿活性层的粘附层在层压过程中。其次,为了进一步提高功率转换效率,PolyU研究人员发现,通过用多层化学气相沉积石墨烯作为顶部透明电极制造太阳能电池,可以在保持电极的高透明度的同时进一步降低电极的薄层电阻。最后,

由于石墨烯具有优异的机械柔韧性和设备的便利制备,PolyU的发明可用于通过印刷或辊对辊工艺大规模生产半透明钙钛矿太阳能电池。半透明太阳能电池将填补市场上的空白,这是现有的主导市场的太阳能电池无法实现的。

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