新加坡南洋理工大學(xué)（NTU Singapore）的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)制造了一種鈣鈦礦太陽能微型模塊，該模塊的功率轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)下了所有大于10cm2的鈣鈦礦裝置中的最高紀(jì)錄。

鈣鈦礦是一種新材料，在太陽能電池應(yīng)用中已經(jīng)成為硅的有前途的替代品。這種材料具有類似硅太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率，但也可用于制造輕質(zhì)柔性和半透明電池，是建筑和各種城市空間應(yīng)用的理想選擇。鈣鈦礦技術(shù)正在向工業(yè)化方向快速發(fā)展，穩(wěn)定性和向更大尺寸擴(kuò)展的能力被研究人員視為最后需要克服的障礙。

現(xiàn)在，NTU的研究人員報(bào)告說，他們采用了一種名為 “熱共蒸發(fā) ”的常見工業(yè)涂層技術(shù)，并發(fā)現(xiàn)它可以制造21平方厘米大小的太陽能電池模塊，功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的18.1%，是已報(bào)道的可擴(kuò)展的鈣鈦礦太陽能電池的最高記錄值。熱蒸發(fā)是一種成熟的涂層技術(shù)，目前用于生產(chǎn)包括有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）電視在內(nèi)的電子產(chǎn)品。

發(fā)表在科學(xué)雜志Joule封面頁上的研究成果的主要作者、NTU能源研究所高級(jí)科學(xué)家Annalisa Bruno博士解釋了大規(guī)模采用鈣鈦礦太陽能模塊的障礙。“到目前為止，性能最好的鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，尺寸遠(yuǎn)小于1平方厘米，使用一種基于溶液的技術(shù)，稱為‘旋涂’。然而，當(dāng)在大表面上使用時(shí)，該方法導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率較低。這是由于固有的限制，包括缺陷和缺乏大面積的均勻性，使其對(duì)工業(yè)制造方法具有挑戰(zhàn)性。通過使用熱蒸發(fā)形成鈣鈦礦層，我們的團(tuán)隊(duì)成功地開發(fā)出了鈣鈦礦太陽能電池，其功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了有記錄以來大于10cm2的模塊的最高水平?！?/p>

”我們的工作證明了鈣鈦礦技術(shù)與工業(yè)工藝的兼容性，以及其進(jìn)入市場(chǎng)的潛力。“第一作者、研究員李佳博士說：”我們首次證明了共蒸發(fā)過氧化物太陽能電池的優(yōu)異可擴(kuò)展性。這一步將加速這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)的轉(zhuǎn)變?！?/p>

利用同樣的技術(shù)，研究人員隨后制造了彩色半透明版本的鈣鈦礦太陽能電池和微型模塊，在整個(gè)不同顏色的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了類似的功率轉(zhuǎn)換效率測(cè)量。這些結(jié)果證明了熱蒸發(fā)法在生產(chǎn)各種光電應(yīng)用的各種過氧化物基太陽能器件方面的多功能性。

南洋理工大學(xué)副校長(zhǎng)Subodh Mhaisalkar教授是該論文的共同主要作者，他說，這一發(fā)現(xiàn)為新加坡和其他國家的城市環(huán)境打開了一扇門，使其比以往更有效地利用陽光的力量。

”太陽能迷你模塊可以用在摩天大樓的外墻和窗戶上，這是目前的硅太陽能電池板無法做到的，因?yàn)樗鼈儾煌该?，阻擋了光線。建筑物業(yè)主將能夠在建筑設(shè)計(jì)中加入半透明的彩色太陽能電池，以收集更多的太陽能，而不影響其建筑物的美學(xué)品質(zhì)?！癕haisalkar教授說。

NTU團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在研究將鈣鈦礦和硅太陽能電池整合起來，以制造一種串聯(lián)太陽能電池。這種配置采用成本效益高、可擴(kuò)展的工藝制造，可以大幅提高單位面積的太陽能發(fā)電量，同時(shí)保持較低的生產(chǎn)成本。

論文標(biāo)題為《Highly Efficient Thermally Co-evaporated Perovskite Solar Cells and Mini-modules》。