近日，NUS研究团队在钙钛矿/有机串联太阳能电池领域取得了新突破。他们的发现为轻型和可弯曲的薄膜串联太阳能电池打开了大门，并标志着该技术在未来商业应用中有着巨大的潜力。
提高太阳能电池电力转化效率
新加坡国立大学（NUS）研究小组在使用钙钛矿和有机材料制造的太阳能电池电力转换效率方面创造了新的记录。这一技术突破为柔性、轻量、低成本和超薄的光伏电池铺平了道路，这些电池是为车辆、船只、百叶窗和其他应用提供动力的理想选择。
NUS化学和生物分子工程系，NUS太阳能研究所“基于钙钛矿的多结太阳能电池组”首席研究员青年教授Hou Yi解释道：“清洁和可再生能源的技术对减少碳排放极为重要。将太阳能直接转化为电能的太阳能电池是最有前途的清洁能源技术之一。太阳能电池的高功率转换效率对于使用有限的面积产生更多的电力至关重要，这反过来又降低了产生太阳能的总成本。”
NUS太阳能研究所，来源：NUS
NUS学化学和生物分子工程系研究员、这项工作的第一作者Chen Wei博士补充说道: “这项研究的主要动机是为了提高钙钛矿/有机串联太阳能电池的功率转换效率。在我们的最新工作中，我们已经证明了23.6%的功率转换效率——这是迄今为止这种类型的太阳能电池的最佳性能。”
（左起）Chen Wei博士，Hou Yi助理教授，来源：NUS
这一成就与目前其他关于过钙钛矿/有机串联太阳能电池的研究报告的20%左右的功率转换率相比，是一个重大的飞跃，并接近于硅太阳能电池26.7%的功率转换率，而硅太阳能电池是目前太阳能光伏（PV）市场上的主流太阳能技术。
这一创新成果于2022年1月20日发表在Nature Energy上。这项研究是与香港大学和南方科技大学的科学家合作进行的。
太阳能世界的新趋势
近年来，太阳能电池技术作为一种可持续能源，取得了巨大的发展。太阳能电池的可靠性、效率、耐用性和价格对世界各地的太阳能项目的商业潜力和大规模实施有着至关重要的影响。
目前太阳能发电厂中使用的传统太阳能电池是基于单结结构的。在工业生产中，单结太阳能电池的实际功率转换效率被限制在27%左右。为了推动太阳能生产的发展，需要为太阳能电池提供新的解决方案，使其在功率转换方面表现更好。
为了将太阳能电池的功率转换效率提高到30%以上，需要两个或更多吸收层的堆叠（多结电池）。使用两种不同类型的光伏材料制成的串联太阳能电池，是目前研究的热点。
在他们的最新项目中，Hou助理教授和他的团队在过钙钛矿/有机串联太阳能电池领域取得了新突破。他们的发现为轻型和可弯曲的薄膜串联太阳能电池打开了大门，并将具有广泛的应用，如太阳能百叶窗，车辆，船和其他移动设备。
轻型和可弯曲的薄膜串联太阳能电池，来源：NUS
功率转换效率的突破
串联式太阳能电池由两个或更多的子电池组成，通过互连层（ICL）进行电气连接。ICL在决定一个设备的性能和可重复性方面起著关键作用。一个有效的ICL应该是化学惰性的，导电的和光学透明的。
尽管钙钛矿/有机串联太阳能电池对下一代薄膜光伏技术具有吸引力，但其效率却落后于其他类型的串联太阳能电池。
为了解决这一技术挑战，Hou助理教授和他的团队开发了一种新颖而有效的ICL，可降低串联太阳能电池内的电压、光学和电损耗。这一创新显著提高了钙钛矿/有机串联太阳能电池的效率，实现了23.6%的功率转换率。
Hou助理教授表示：“我们的研究表明，基于钙钛矿的串联太阳能电池在未来光伏技术的商业应用中有着巨大的潜力。在我们的新发现的基础上，我们希望能进一步提高我们的串联太阳能电池的性能，并扩大这项技术的规模。”