从32.22%效率看钙钛矿三结太阳能电池

太阳能电池的发展，本质上一直围绕一个核心问题展开：如何让更多太阳光能量转化为电能，而不是被浪费成热量。传统晶硅太阳能电池经过几十年的发展，实验室效率已经接近理论极限。其根本原因在于：硅材料的禁带宽度固定。太阳光中不同波长的光子能量差异巨大，而硅只能高效利用其中一个有限范围。高能光子虽然能够激发电子，但超过禁带宽度的部分能量最终会通过晶格振动转化为热量。低能光子则无法激发电子，直接穿透或者损失。这就是单结太阳能电池无法突破效率瓶颈的根本原因。多结太阳能电池的思路，就是利用不同材料吸收不同能量范围的太阳光。而近年来快速发展的钙钛矿材料，由于具有带隙可调、吸收能力强、制造温度低等特点，成为下一代高效率光伏技术的重要方向。此次东南大学联合复旦大学及产业机构实现的三结钙钛矿/硅叠层太阳能电池，稳态认证效率达到32.22%，其意义并不只是刷新一个实验数据，而是证明三结结构正在逐渐突破此前长期存在的工程瓶颈。一、钙钛矿为什么能够改变光伏技术路线？首先需要理解什么是钙钛矿。钙钛矿并不是指某一种固定材料，而是一类具有特殊晶体结构的材料体系。其典型化学结构可以表示为：ABX₃其中：A位通常为有机或无机阳离子；B位通常为金属离子；X位通常为卤素离子。典型材料包括：