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研究表明，串聯(lián)太陽(yáng)能電池（鈣鈦礦和硅基電池結(jié)合在一起）有望比傳統(tǒng)的硅單結(jié)電池更好地捕獲陽(yáng)光、并將其轉(zhuǎn)化為電能，而且預(yù)計(jì)成本會(huì)更低。

然而，當(dāng)陽(yáng)光照射到鈣鈦礦子電池時(shí)，產(chǎn)生的電子對(duì)和帶正電的空穴往往會(huì)在鈣鈦礦和電子傳輸層的界面上重新結(jié)合。而且，這個(gè)界面上的能級(jí)不匹配，阻礙了電池內(nèi)的電子分離。這些問題共同降低了串聯(lián)電池的開路電壓（或最大工作電壓），從而限制了設(shè)備性能。

近期，阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）的研究人員發(fā)現(xiàn)，只要在多層鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池中插入金屬氟化物層，就可以阻止電荷重組并提高設(shè)備性能。這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。

據(jù)悉，通過在鈣鈦礦和電子傳輸層（通常包括電子接受器富勒烯C60）之間添加一層氟化鋰，上述問題可以得到一定程度的解決。然而，這些設(shè)備會(huì)變得不穩(wěn)定，因?yàn)殇圎}很容易液化并通過表面擴(kuò)散。這促使研究人員創(chuàng)造了一個(gè)替代方案。

該研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了其他金屬氟化物，并最終確定了氟化鎂作為這一“中間層”材料的潛力。實(shí)驗(yàn)表明，氟化鎂中間層能有效地促進(jìn)鈣鈦礦活性層的電子提取，同時(shí)還能將C60從鈣鈦礦表面置換出來。這減少了界面上的電荷重組。

此外，它還增強(qiáng)了整個(gè)子電池的電荷傳輸。由此產(chǎn)生的串聯(lián)太陽(yáng)能電池的開路電流電壓增加了50毫伏，并獲得了29.3%的穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率——這是鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池的最高效率之一。

研究人員表示，“考慮到主流晶體硅基單結(jié)電池的最佳效率是26.7%，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可以在不增加制造成本的情況下帶來可觀的性能提升?！?/p>

為了進(jìn)一步探索該技術(shù)的適用性，研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)可擴(kuò)展的方法，以生產(chǎn)面積超過200平方厘米的工業(yè)級(jí)鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池。