研究表明去掉太阳能电池表面的覆盖材料可以提高太阳能电池效率

美国国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员表示，调整钙钛矿型太阳能电池的设计方式可以提高其效率，还可以增加其在建筑和其他领域的应用。

钙钛矿光伏（PV）电池是由多层材料夹在一起制成的，顶层和底层是将阳光转化为电能的关键。新的电池结构通过将金属接触层并排放置在电池背面，增加了电池暴露在阳光下的面积。

NREL的科学家、一篇新论文《全反接触钙钛矿型高效太阳能电池的互补界面形成》的主要作者LanceWheeler说：“去掉上面的材料意味着理论效率会更高，因为钙钛矿型材料吸收了更多的太阳光。”

去除前表面的金属层还可以使太阳能电池板无缝地集成到建筑外墙中。这种设计提高了电池的美观性，并能在横跨玻璃和金属板的许多基板上进行制造，这种建筑是太阳能电池的“伪装”。

这项研究涉及到建筑集成光伏技术，可以降低建筑的能源消耗。建筑是美国能源经济的最大组成部分，它们消耗了全国74%的电力，占能源消耗总量的39%和碳排放量的35%。

这篇发表在《细胞报告物理科学》杂志上的论文由来自NREL的凯文·普林斯、肖恩·邓菲尔德、格伦·泰特、米尔佐·米尔佐卡里莫夫、艾米莉·沃伦、大卫·摩尔、约瑟夫·贝里和科林·沃尔登以及保龄格林州立大学的马可·纳多共同撰写。

惠勒说：“这种把两个触点都放在背面的策略在光伏领域已经相当成熟，但对钙钛矿来说还是一种全新应用。”

钙钛矿太阳能电池是一种晶体结构的太阳能电池，其效率正在稳步上升。目前传统结构的钙钛矿太阳能电池的记录是25.2%。

利用不同的电池架构，科学家们能够制造出效率约为10%的太阳能电池。然而，该架构的理论效率高于保持当前性能记录的电池。Wheeler说，进一步的改进可以使创造出效率为27%-28%的电池。

钙钛矿太阳能电池的优势

太阳能有很多优点，特别是钙钛矿的一个优点是，它可以用普通金属和工业化学品制造，而不是其他硅替代品所使用的昂贵原料。

基于钙钛矿的材料还可用于将光伏电子器件直接打印在玻璃或其他材料上，这将比生产薄膜太阳能电池的更复杂的方法更便宜。作为一种混合材料，除了拥有良好的效率外，钙钛矿还可以利用有机太阳能材料作为液体溶液的能力。

将钙钛矿以液态涂料的形式喷涂在基材上，可以大批量生产太阳能电池，而且成本比目前使用的硅太阳能电池低得多。

钙钛矿电池的结构使其具有较高的电荷载流子运动性和较长的扩散长度，使光生电子能够长距离传播而不造成能量损失。

因此，电子可以穿过较厚的太阳能电池，比薄的太阳能电池吸收更多的光，从而产生更多的电力。

交替使用化合物成分，可以将太阳能电池的颜色调整为任何想要的颜色。这使电池具有巨大的优势，即能够以美观的方式制造，这可能导致消费者愿意将其安装在屋顶上，因为建筑一体化的光伏应用变得更具吸引力。

此外，它们甚至可以作为硅板之上的附加层进行加工，其中的颜色修饰可以用来改善目前的技术面板状态。

建造一个能够在户外生存数十年的钙钛矿太阳能发电系统目前仍处于研发阶段，但可以肯定的是，钙钛矿太阳能电池的潜力是巨大的，如果这种材料的承诺能够实现，将彻底改变太阳能的功能。