國內外四位大牛聯手Science:鈣鈦礦太陽能電池的商業化挑戰

【引言】

雜化有機無機鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是一種具有巨大應用前景的新興光伏器件。這類器件的光電轉換效率（PCE）依然在不斷提高，，其材料組成均是獲得成本較低的原料，簡單的溶液法制備過程也為商業化應用提供了基礎。然而，隨著這一光伏技術日臻成熟，對器件更加高效的科研追求與商業化可行性的技術層面（如長期穩定性和擴大生產）之間的相互影響和牽制作用已經顯現。因此，如何克服兩者之間的復雜關系是推進PSCs實際商用的關鍵挑戰。

【成果簡介】

近日，韓國蔚山國家科學技術大學的Sang Il Seok、美國科羅拉多大學的Michael D. McGehee、加拿大多倫多大學的Edward H. Sargent以及華中科技大學的韓宏偉（共同通訊作者）等人合作撰寫了一篇綜述，總結了PSCs領域的最新科研進展以及其在商業化道路上依舊存在的諸多挑戰。PSCs自發展以來其光電轉換效率不斷提高，2009年的時候這一器件的PCE只有3.8%，隨著今年來相關技術的迅猛發展PSCs的效率記錄不斷被打破，如今文獻報道的PCE可以達到23.3%。然而，雖然器件效率在實驗室里不斷創造新高，PSCs的穩定性和擴大生產的挑戰依然是商業化道路上最需要克服的挑戰。近來，在溫度55℃、功率為1kW/m²的照明作用下PSCs的壽命可達到1000小時左右，根據測算，這一輻照強度相當于能夠在大多數歐洲國家提供10年的戶外使用期限。另一方面，PSCs的擴大化生產也在穩步發展中。目前，光伏公司已經制備出大面積介觀PSCs模塊原型并開始著手生產這一類型的大面積PSC模塊。近年來，光伏市場依舊處在擴張狀態，這也意味著繼續降低每瓦功率的成本是非常必要，這也要求光伏器件的效率和使用壽命都能有所提高，以此推進PSCs的商業化進程。2018年9月21日，相關成果以題為“Challenges for commercializing perovskite solar cells”的綜述文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 PSCs中的化學成分

圖2 不同器件構造的PSCs的操作穩定性

圖3 提高鈣鈦礦吸收層（Absorbers）穩定性的策略

圖4 鈣鈦礦太陽能電池模塊

文獻鏈接：Challenges for commercializing perovskite solar cells（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aat8235）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿，材料牛編輯整理。

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