美國發現新材料 可降低高效太陽能電池價格

    美國諾特丹大學的科學家日前發現一種廉價的無機材料，能夠取代鈣鈦礦太陽能電池中昂貴的有機空穴導體，讓這種高效的太陽能電池更加便宜。

    鈣鈦礦太陽能電池是當今最有前途的幾種光伏技術之一，其理論轉化效率最高可達50%，為目前市場上太陽能電池轉化效率的兩倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。雖然鈣鈦礦材料相對便宜，但用其制造太陽能電池還需要用到一種名為spiro-OMeTAD的有機空穴導電聚合物，其市場價格是黃金的10倍以上。

    新研究中，美國諾特丹大學的杰佛瑞·克里斯、雷蒙德·豐和普拉什特·卡瑪特發現用碘化銅制成的無機空穴導電材料可以替代spiro-OMeTAD。

    克里斯說：“新發現的無機空穴導電材料比以往的可替代材料都便宜得多，有望進一步降低這種太陽能電池的制造成本。”

    鈣鈦礦是一類具有特定晶體結構的材料，對太陽能電池的制造而言，這種結構具有天然優勢：較高的電荷載體遷移率和較好的光線擴散性能，使光電轉換過程中的能量損失極低。雖然碘化銅能夠充當鈣鈦礦太陽能電池中的空穴導體現在才被證明，但銅系導體之前就被認為能夠在染料敏化太陽能電池和量子點太陽能電池中充當重要角色，而最具吸引力的是它們優良的導電性能。碘化銅導體的導電率比spiro-OMeTAD高兩個數量級，這使其能達到更高的填充系數，也決定了用其制成的太陽能電池具有更大的功率。但目前的研究結果表明，包含碘化銅的鈣鈦礦太陽能電池，在轉化效率上暫時不及原有技術。研究人員認為這可能與其較低的電壓相關。這一點未來有望通過降低其較高的重組率來彌補。

    研究人員發現，碘化銅太陽能電池還表現出一個優勢，就是其良好的穩定性。實驗結果顯示，經過兩小時的連續光照后，碘化銅太陽能電池的電流絲毫沒有降低，而spiro-OMeTAD太陽能電池所產生的電流則下降了10%。這一點對太陽能電池而言至關重要。克里斯說，下一步他們將對實驗步驟進行優化，以使其實現更高的轉化效率。<