新加坡科学家开发钙钛矿太阳能电池创最高转换功率记录
新加坡南洋理工大学（NTU新加坡）的一组研究人员创建了钙钛矿太阳能微型模块，该模块记录了所有大于10 cm2的钙钛矿基设备的最高功率转换效率。
钙钛矿已经成为太阳能电池应用中有前途硅替代品新材料。这种材料具有与硅太阳能电池类似的功率转换效率，但也可用于制造轻质柔性和半透明电池，是建筑和各种城市空间应用的理想选择。钙钛矿技术正朝着工业化方向快速发展，稳定性和向更大尺寸扩展的能力被研究人员视为最后需要克服的障碍。
现在，南洋理工大学的研究人员报告说，他们采用了一种称为“热共蒸发”的常见工业涂层技术，发现它可以制造21平方厘米大小的太阳能电池组件，功率转换效率达到创纪录的18.1％。这些是可扩展钙钛矿太阳能电池所报道的最高记录值。
热蒸发是一种成熟的涂层技术，目前用于生产包括有机发光二极管（OLED）电视在内的电子产品。
该研究结果发表在科学期刊Joule的封面上，作者解释了钙钛矿太阳能电池组件大规模采用的障碍。该研究首次展示了共蒸发钙钛矿太阳能电池的出色可扩展性。这一步骤将加速这项技术从实验室向工业的过渡。
迄今为止，使用称为“旋涂”的基于溶液的技术，在实验室中实现了性能最佳的钙钛矿太阳能电池，其尺寸远小于1 cm2。但是，当在大表面上使用时，该方法导致钙钛矿型太阳能电池的功率转换效率较低。这是由于固有的局限性，包括内在缺陷和大面积不均匀性，使其对工业制造方法具有挑战性。通过热蒸发形成钙钛矿层，该研究团队成功开发出钙钛矿太阳能电池，其功率转换效率达到了大于10cm2的模块创最高效率记录。
该研究证明了钙钛矿技术与工业工艺的兼容性以及其进入市场的潜力。这对新加坡来说是个好消息，新加坡正寻求增加其能源需求的太阳能使用。
利用相同的技术，研究人员随后制作了钙钛矿太阳能电池和微型模块的彩色半透明版本，从而在整个不同颜色范围内实现了相似的功率转换效率度量。
这些结果证明了热蒸发方法在生产用于各种光电应用的各种基于钙钛矿的太阳能器件中的多功能性。
太阳能微型模块可以用在摩天大楼的外墙和窗户上，这是目前的硅太阳能电池板无法做到的，因为它们不透明，阻挡了光线。建筑物业主在建筑设计中加入半透明的彩色太阳能电池，以收集更多的太阳能，而又不损害建筑物的美学品质。
这项工作凸显了南洋理工大学NTU钙钛矿研究的广度和深度。从用于建筑物的大面积太阳能电池，高效钙钛矿硅串联器件到发光二极管，该研究团队致力于解决加快技术部署所面临的关键挑战。这项工作代表了高效大面积钙钛矿太阳能电池的首次展示。研究人员计划在新加坡开发30％高效钙钛矿/硅串联太阳能电池。
NTU团队现在正在考虑将钙钛矿和硅太阳能电池集成在一起，以制造一种串联太阳能电池。这种配置采用成本效益高、可扩展的工艺制造，可以大幅提高单位面积的太阳能发电量，同时保持较低的生产成本。
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