一个研究团队首次展示了一种概念验证型串联太阳能电池，该电池使用硒化锑作为底部电池材料，使用宽带隙有机-无机杂化过氧化物材料作为顶部电池材料。该装置的功率转换效率超过 20%。这项研究表明，硒化锑在底部电池应用方面具有巨大潜力。这项研究发表在 2024 年 3 月 4 日出版的 Energy Materials and Devices杂志上。
光伏技术是一种利用太阳光并将其转化为电能的技术，因其提供清洁的可再生能源而广受欢迎。科学家们一直在努力提高太阳能电池的功率转换效率，也就是效率的衡量标准。传统单结太阳能电池的功率转换效率已超过 20%。
要使单结太阳能电池的功率转换效率达到肖克利-奎塞尔极限以上，需要更高的成本。然而，通过制造串联太阳能电池，可以克服单结太阳能电池的肖克利-奎塞尔极限。利用串联太阳能电池，研究人员可以通过将太阳能电池材料堆叠在一起获得更高的能源效率。
中国科学技术大学和合肥工业大学共同组成的研究小组利用一种名为硒化锑的半导体，努力制造出串联太阳能电池。过去对硒化锑的研究主要集中在单结太阳能电池的应用上。但研究小组知道，从带隙的角度来看，这种半导体可能被证明是串联太阳能电池的合适底部电池材料。
"硒化锑是一种适用于串联太阳能电池的底部电池材料。然而，由于使用硒化锑作为底部电池的串联太阳能电池的报道很少，因此人们很少关注它的应用。中国科学技术大学材料科学与工程学院陈涛教授说："我们用硒化锑作为底部电池，组装了一个具有高转换效率的串联太阳能电池，证明了这种材料的潜力。
与使用单层半导体材料的单结太阳能电池相比，串联太阳能电池吸收阳光的能力更强。串联太阳能电池能将更多的太阳光转化为电能，因此比单结太阳能电池更节能。
研究小组制作了具有透明导电电极的过氧化物/硒化锑串联太阳能电池，以优化光谱响应。他们通过调整顶部电池透明电极层的厚度，获得了超过 17% 的高效率。他们通过引入双电子传输层对硒化锑底部电池进行了优化，实现了 7.58% 的功率转换效率。
当他们用机械方法将顶部和底部电池组装成四端串联太阳能电池时，功率转换效率超过了 20.58%，高于独立子电池的功率转换效率。他们的串联太阳能电池具有出色的稳定性和无毒成分。
本文来源：中国科学技术信息研究所
中国电工技术学会
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