国内外四位大牛联手Science:钙钛矿太阳能电池的商业化挑战


【引言】

杂化有机无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)是一种具有巨大应用前景的新兴光伏器件。这类器件的光电转换效率(PCE)依然在不断提高,,其材料组成均是获得成本较低的原料,简单的溶液法制备过程也为商业化应用提供了基础。然而,随着这一光伏技术日臻成熟,对器件更加高效的科研追求与商业化可行性的技术层面(如长期稳定性和扩大生产)之间的相互影响和牵制作用已经显现。因此,如何克服两者之间的复杂关系是推进PSCs实际商用的关键挑战。

成果简介

近日,韩国蔚山国家科学技术大学的Sang Il Seok、美国科罗拉多大学的Michael D. McGehee、加拿大多伦多大学的Edward H. Sargent以及华中科技大学的韩宏伟(共同通讯作者)等人合作撰写了一篇综述,总结了PSCs领域的最新科研进展以及其在商业化道路上依旧存在的诸多挑战。PSCs自发展以来其光电转换效率不断提高,2009年的时候这一器件的PCE只有3.8%,随着今年来相关技术的迅猛发展PSCs的效率记录不断被打破,如今文献报道的PCE可以达到23.3%。然而,虽然器件效率在实验室里不断创造新高,PSCs的稳定性和扩大生产的挑战依然是商业化道路上最需要克服的挑战。近来,在温度55℃、功率为1kW/m2的照明作用下PSCs的寿命可达到1000小时左右,根据测算,这一辐照强度相当于能够在大多数欧洲国家提供10年的户外使用期限。另一方面,PSCs的扩大化生产也在稳步发展中。目前,光伏公司已经制备出大面积介观PSCs模块原型并开始着手生产这一类型的大面积PSC模块。近年来,光伏市场依旧处在扩张状态,这也意味着继续降低每瓦功率的成本是非常必要,这也要求光伏器件的效率和使用寿命都能有所提高,以此推进PSCs的商业化进程。2018年9月21日,相关成果以题为“Challenges for commercializing perovskite solar cells”的综述文章在线发表在Science上。

图文导读

图1 PSCs中的化学成分

图2 不同器件构造的PSCs的操作稳定性

图3 提高钙钛矿吸收层(Absorbers)稳定性的策略

图4 钙钛矿太阳能电池模块

文献链接:Challenges for commercializing perovskite solar cells(Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aat8235)

本文由材料人学术组NanoCJ供稿,材料牛编辑整理。

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