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南邮团队一项研究突破“瓶颈” 光伏电池转换效率创世界纪录

文章来源:新华日报
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发布时间:2022-11-16 11:14:00
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近日,南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室辛颢教授团队,在铜锌锡硫薄膜太阳能电池领域研究取得了突破性进展,电池效率创造了铜锌锡硫电池新的世界纪录,相关成果已在国际学术期刊《自然能源》上发表。《自然能源》实名审稿人埃德加多索塞多曾在发给团队的邮件中表示,这一研究成果有望使这一绿色低成本光伏材料“起死回生”。ry3新江南网 | 江南第一门户网站

辛颢告诉记者,铜锌锡硫电池属于无机化合物薄膜太阳能电池,与第一代太阳能电池(晶硅太阳能电池)相比,有着用料少、对纯度要求低、理论效率高等优势,与第二代太阳能电池(铜铟镓硒和碲化镉薄膜太阳能电池)相比,其组成元素在地球上有着丰富的储存量且无毒,因此是绿色低成本光伏材料。ry3新江南网 | 江南第一门户网站

然而,自2013年以来,铜锌锡硫太阳能电池转换效率长期停滞在12.6%,远低于第二代太阳能电池铜铟镓硒电池的23.35%。研究发现,限制铜锌锡硫太阳能电池性能的关键问题之一是异质结界面复合引起的巨大开路电压损失,且目前对异质结界面缺陷的形成机制还不清楚。ry3新江南网 | 江南第一门户网站

此次辛颢教授团队正是通过低温热处理实现了外延异质结界面,显著减低了异质结界面复合,提高了电池开路电压和填充因子,电池效率经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证达到13.0%,突破了铜锌锡硫电池异质结界面复合这一行业瓶颈。“换句话来说,如果将太阳能电池比作拼图的话,在拼图上的异质结附近出现位置错误,通过低温热处理让它们重新回到正确的位置,实现了拼图更为完美地呈现。”辛颢解释说明。ry3新江南网 | 江南第一门户网站

此外,研究团队还通过系统研究铜锌锡硫电池异质结界面的构建过程,首次揭示了铜锌锡硫薄膜太阳能电池异质结界面的构建过程及缺陷形成的内在机制,揭示了铜锌锡硫与铜铟镓硒具有完全不同的异质结界面的化学根源。研究结果为该类电池效率的进一步提高提供了新的思路与策略,目前产学研合作正在推进中。ry3新江南网 | 江南第一门户网站

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