Small:两端钙钛矿叠层电池用于能源储存与转换

光伏技术是未来世界能源体系的支柱,钙钛矿电池的效率在十年间突飞猛进,达到25.5%,同时,钙钛矿材料带隙可调的性质(1.2-2.3eV)使其完美符合叠层电池的需要。叠层电池由两种及以上的吸光材料构成,以实现对太阳光谱的分段有效吸收,有望突破单节电池的效率极限。然而太阳能电池受光照条件的影响,其输出功率不稳定,难以直接进行利用,因此对于太阳能的进一步存储或转换至关重要。理论上叠层电池的输出电压是所有单节电池的开压之和,对提升储能密度有很大的优势。

太阳能电池驱动水分解装置可以将产生的电能以氢能的形式储存起来,驱动CO2还原装置可以将大气中的CO2转换为清洁燃料和化学品,连接超级电容器或二次电池可以将产生的电能以化学能的形式储存,以便稳定输出。

南开大学材料学院高学平课题组博士生李田田等人对钙钛矿材料在叠层电池中的发展及产生的电能的转换和存储方式进行了总结与展望。首先对钙钛矿叠层电池的发展进行了分类总结,包括钙钛矿/硅叠层电池,钙钛矿/钙钛矿叠层电池,钙钛矿/有机叠层电池以及钙钛矿/CIGS叠层电池。

实现太阳能存储和转换的关键是能量转换组件(太阳能电池)和能量储存组件(水分解/CO2还原/超级电容器/二次电池)的电压匹配。文中着重分析了各类用电组件的适用电压及叠层类型,为将来更多新型应用提供参考。最后,作者展望了未来该领域潜在的研究方向,主要集中在新材料的研究,新技术的开发以及新机制的探索上,进而为探索构建光储一体化器件奠定基础。

论文信息:

Two‐Terminal Perovskite‐Based Tandem Solar Cells for Energy Conversion and Storage

Tian‐Tian Li, Yuan‐Bo Yang, Guo‐Ran Li, Peng Chen*, Xue‐Ping Gao*

Small

DOI: 10.1002/smll.202006145