Solar RRL:高温钙钛矿太阳能电池

开发利用新能源和可再生能源来替代传统的化石能源一直是世界各国和地区努力发展的方向。2020年9月,我国提出了在2060年实现碳中和的具体目标,发展新型低成本和高效率的光伏技术是实现该目标的关键途径之一。作为重要的新型光伏技术,钙钛矿太阳能电池因具有成本低、工艺简单和效率高等优势而引起了学术界和工业界的极大关注。近年来随着技术的不断发展,钙钛矿太阳能电池的可能应用范围开始向极端条件延伸,如近空间环境和沙漠环境。基于此,一些先前的研究对-90-100 °C的工作温度范围进行了探索。然而,对于需要更高温度耐受性的太空环境(如超过100 °C),鲜有研究工作来探究钙钛矿太阳能电池作为发电装置的应用潜力。例如,水星、金星等行星的探测器配置的太阳能电池需要在极高温度(超过100 °C)下工作。目前,航天器通常使用单晶硅或III-V半导体太阳能电池作为能量转换装置,而这些传统太阳能电池的成本很高。因此,发展新型高效、低成本的高温太阳能电池具有很大的需求。作为一种新兴的光伏技术,钙钛矿太阳能电池的耐高温器件结构的设计制备具有重要意义。

最近,北京航空航天大学陈海宁课题组将无机钙钛矿和碳纳米管电极相结合,设计制备了首个可在200 °C以上工作的高温钙钛矿太阳能电池。该工作系统地研究了无机CsPbI2Br钙钛矿材料及电池器件在25-220 °C范围内光电性能的变化。结果显示,该器件室温下获得了超过11%的光电转换效率,且在200 °C下保存45小时后,器件仍可保持80%以上的初始效率。与传统高温太阳能电池(晶体硅、铜铟镓硒和砷化镓电池)相比,该电池表现出较优的开路电压和填充因子温度系数,但偏差的短路电流温度系数。综合结果是,该电池的转换效率温度系数优于晶体硅和铜铟镓硒电池,而与砷化镓电池相当。因此,这项工作很好表明钙钛矿太阳能电池的应用范围有望拓展到高温领域,如航天器等。相关工作发表在Solar RRL上:。

论文信息:

High-Temperature Perovskite Solar Cells

Zijing Dong, Weiping Li, Hailiang Wang, Xiaoyu Jiang*, Huicong Liu, Liqun Zhu, Haining Chen*

Solar RRL

DOI: 10.1002/solr.202100370

原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/solr.202100370