近日，德国的一个研究小组开发了一种串联太阳能电池，其光电转换效率达到了24%。据悉，这创下了一个新的世界纪录，即使用有机和过氧化物基吸收剂的组合达到的最高效率。
传统的太阳能电池技术主要基于半导体硅，现在被认为是“已经达到性能极限” 了。因此，开发新的太阳能技术，为能源转型做出决定性贡献，这一点非常重要。
在新研究中，科学家结合了两种替代吸收材料。他们使用了有机半导体，这是一种在特定条件下可以导电的碳基化合物。然后与基于铅卤化合物的钙钛矿搭配，它们具有优异的半导体性能。
由于阳光由不同的光谱成分（即颜色）组成，因此高效的太阳能电池必须将尽可能多的阳光转化为电能。这可以通过所谓的串联电池来实现，其中不同的半导体材料组合在太阳能电池中，每种材料吸收不同范围的太阳光谱。在目前的研究中，有机半导体用于光的紫外和可见光部分，而钙钛矿可以有效地吸收近红外光。过去已经探索过类似的材料组合，但现在研究团队成功地提高了它们的性能。
在项目开始时，世界上最好的钙钛矿/有机串联电池的效率约为20%。在伍珀塔尔大学的领导下，科隆研究人员与其他项目合作伙伴一起将这一效率提高到了前所未有的24%。
科隆大学Selina Olthof 博士说：“为了实现如此高的转化效率，必须将太阳能电池内材料之间的界面损失降到最低。为了解决这个问题，我们开发了一种所谓的互连体，将有机子电池和钙钛矿子电池以电子和光学方式耦合起来。”
作为互连，一层薄薄的氧化铟被集成到太阳能电池中，其厚度仅为1.5纳米，以尽可能降低损耗。科隆的研究人员在评估界面和互连的电气特性方面发挥了关键作用，以确定损耗过程并进一步优化组件。伍珀塔尔小组的模拟结果表明，未来可以通过这种方法实现效率超过30%的串联电池。
该研究论文题为“Perovskite–organic tandem solar cells with indium oxide interconnect”，已发表在《自然》期刊上。
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