完全可扩展的全钙钛矿串联太阳能模块

卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的研究人员开发了一种可完全扩展的全钙钛矿串联太阳能模块原型。这些模块的效率高达 19.1%，孔径面积为 12.25 平方厘米。通过优化光路、高通量激光划片和使用成熟的工业涂层方法来提高效率，这一结果是全球首次报道的此类结果。研究人员在《自然能源》杂志上发表了他们的研究结果。

作为一种容易获得且用途广泛的能源，阳光在从化石燃料到可再生能源的过渡以及独立能源供应中发挥着关键作用。太阳能电池将阳光转化为电能。近年来，由钙钛矿半导体制成的太阳能电池由于其高效率和低生产成本而显示出巨大的前景。但是，尽管取得了巨大进展，单个钙钛矿电池的效率仍然有限。这个限制可以通过堆叠两个具有不同带隙的太阳能电池来克服。带隙是一种材料特性，它决定了太阳能电池吸收入射光谱的一部分来发电。

堆叠提高效率

串联太阳能电池使用更广泛的光谱范围并产生更多电力，从而提高效率。具有可调带隙的钙钛矿太阳能电池是理想的串联搭档，不仅适用于其他材料制成的太阳能电池，而且适用于全钙钛矿串联太阳能电池。它们具有低成本生产、基于溶液的加工方法、机械灵活性以及将具有不同钙钛矿带隙的电池组合的自由度。研究人员预计，如果全钙钛矿串联太阳能电池能够满足稳定性和可扩展性的要求，它们将在未来获得较高的市场份额。可扩展性意味着新设计可以在更大规模和大规模生产中应用。

由 KIT 微结构技术研究所 (IMT) 和光技术研究所 (LTI) 的 Tenure-Track 教授 Ulrich W. Paetzold 领导的部门已成功开发出可扩展的高效全钙钛矿串联太阳能模块原型。研究人员能够将单个钙钛矿电池在 0.1 平方厘米的孔径面积下以高达 23.5% 的效率放大到全钙钛矿串联太阳能模块，在 12.25 平方厘米的孔径面积下效率为 19.1%。孔径区域是未被电极、框架或紧固件覆盖的表面的可用部分。在大约 5% 时，放大时的效率损失相对较低。“这是全球第一份关于全钙钛矿串联太阳能组件的报告，”Bahram Abdollahi Nejand 博士说，

通过三项创新实现升级

这一非凡的成果基于三项关键创新。KIT 研究人员通过优化光路和减少太阳能电池结构中的反射来提高效率。他们使用高通量激光划片实现了串联太阳能模块的有效布局，从而能够生产具有两端互连电池条的功能性串联太阳能迷你模块。最后，他们使用了已经确立的工业实践的涂层工艺(刀片涂层和真空沉积)。

“只有通过 KIT 的综合专业知识才能实现这一杰出的研究成果。这将为学术界和工业界的进一步工作提供动力，通过扩大规模和提高稳定性，使全钙钛矿串联太阳能组件的可持续和开创性技术在商业上可行， “帕佐德说。

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