新研究會提高鈣鈦礦電池的壽命嗎

在保證轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上極大地提高電池壽命，是鈣鈦礦太陽能電池研究者的目標(biāo)。日前，北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系周歡萍課題組和化學(xué)與分子工程學(xué)院嚴(yán)純?nèi)A院士課題組的合作成果利用Eu3+/Eu2+氧化還原離子對提高鉛碘鈣鈦礦太陽能電池工作壽命，在線發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》主刊。

器件壽命（即穩(wěn)定性）和光電轉(zhuǎn)換效率是決定太陽能電池最終發(fā)電成本的兩個關(guān)鍵因素。全球普遍使用的晶體硅太陽能電池，效率已接近理論上限，成本難再下降。因此，兼顧成本和效率優(yōu)勢的鈣鈦礦太陽能電池成為該領(lǐng)域最大研究熱門。

鈣鈦礦太陽能電池，采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機無機雜化的金屬鹵化物作為吸光層，自2009年以來，因制備方式簡單、生產(chǎn)成本低廉和光電性能優(yōu)異而備受關(guān)注，光電轉(zhuǎn)換效率由3.8%迅速升至23.7%，成為當(dāng)前發(fā)展最快的光伏技術(shù)。然而，關(guān)于鈣鈦礦電池而言，其穩(wěn)定性是最難解決的問題，且目前我國對鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化急需解決的成本、工藝、壽命等方面關(guān)注較少。

該研究針對鈣鈦礦材料在光照及熱輻射用途下的不穩(wěn)定性問題，提出了一種全新的機制，即在鈣鈦礦活性層中引入Eu3+/Eu2+的氧化還原離子對。該離子對可同時消除Pb0和I0缺陷，并在器件使用壽命期內(nèi)循環(huán)發(fā)揮用途?；诖耍姵爻跏夹实玫教嵘?，特別是其長期穩(wěn)定性顯著提升，解決了鉛鹵鈣鈦礦電池中限制其穩(wěn)定性的一個重要本質(zhì)性問題，將有力推進實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化生產(chǎn)。、硅太陽能電池的溫度效應(yīng)

太陽能光伏發(fā)電核心單元為太陽能電池，目前投入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要是硅系太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。溫度對硅太陽能電池的影響，重要反映在太陽能電池的開路電壓、短路電流、峰值功率等參數(shù)隨溫度的變化而變化。

單體太陽能電池的開路電壓隨溫度的升高而降低，電壓溫度系數(shù)為（210～212）mv/℃，即溫度每升高1℃，單體太陽能電池開路電壓降低210～212mv;太陽能電池短路電流隨溫度的升高而升高；太陽能電池的峰值功率隨溫度的升高而降低（直接影響到效率），即溫度每升高1℃，太陽能電池的峰值功率損失率約為0135～0145%.例如：工作在20℃的硅太陽能電池，其輸出功率要比工作在70℃的高20%。

單塊太陽能電池組件通常由36片單體太陽能電池串聯(lián)組成。根據(jù)在西寧地區(qū)實地測量的結(jié)果，夏天時太陽能電池組件背表面溫度可以達到70℃，而此時的太陽能電池工作結(jié)溫可以達到100℃（額定參數(shù)標(biāo)定均在25℃條件下），此時該組件的開路電壓與額定值相比將降低約。