高效太阳能电池的理想串联体：石墨烯-钙钛矿-硅
2020-04-09 09:08:55   来源： ()　   评论：0 点击：

物理定律将硅太阳能电池的最高效率限制在32%，面对太阳能转换效率的困境，科学家们已耗费数十年的时间试图找到其他替代品，如钙钛矿。然而，后者的制造存在几个挑战，其中扩大太阳能电池板的生产是迈向成功的关键一步。

同时，科学家试图将两种或两种以上的太阳能光伏技术结合起来，使得不同材料在性能和光吸收范围上实现互补，以提高光伏转换的效率。如钙钛矿-硅串联太阳能电池，将硅和钙钛矿的优势结合起来，然而稳定性、效率和大规模生产似乎仍然是一个遥不可及的梦。随后石墨烯的出现，被认为对太阳能电池性能的提升有很大帮助，甚至将带来革命性的突破。

近日，罗马托尔维加塔大学、意大利理工学院的研究人员及其附属机构石墨烯旗舰成员BeDimensional与西班牙清洁技术公司ENEA合作，成功地将石墨烯与串联的钙钛矿-硅太阳能电池相结合，其转换效率高达26.3%，相关研究成果已发表于《焦耳》（Joule）杂志。

基于石墨烯多功能特性，石墨烯的串联太阳能电池效率几乎是纯硅的2倍，该研究团队设想了一种新的制造方法，用于生产大面积的太阳能电池板，并降低生产成本。结果表明石墨烯和相关的层状材料将使更高效、更经济的大面积太阳能电池板实现商业化。这项新技术可以应用于现有的钙钛矿太阳能电池，使用的是基于标准解决方案的制造方法。

该研究团队表示，制造石墨烯太阳能电池的新方法有着双重优势。首先，它可以用于增强现所有不同类型的钙钛矿太阳能电池，包括那些在高温下加工的电池；但更重要的是，可以利用广泛使用的“溶液制造方法”来整合石墨烯，这是进一步工业化应用该技术并生产石墨烯太阳能电池板的关键。

事实上，他们已经致力于两个面向工业的“先锋项目”，以挖掘石墨烯太阳能电池的应用潜力。研究人员指出，这种创新方法是朝着开发串联太阳能电池迈出的第一步，这种电池的效率超出了单节硅器件的极限，分层的材料将是实现这一目标的关键。

这种新型太阳能电池将成为石墨烯旗舰项目GRAPES的基础，该项目将进行石墨烯基钙钛矿-硅串联太阳能电池的试生产，目标是超过30%的太阳能转换指标，同时降低生产成本。另一个关键目标是保持高太阳能转换效率，同时增加太阳能模块的大小。

据了解，作为一个由欧盟委员会资助的项目，GRAPES项目的任务是提高这项技术的稳定性和效率，提升欧洲对太阳能项目的接受程度。而自石墨烯旗舰项目GRAPES启动以来，石墨烯及相关材料在太阳能发电方面的应用被视为一项战略重点。