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德国学者解读过氧化物太阳能电池新过程

据德国科学家介绍,首次可以使用精确地测定过氧化物层的光致发光量子产率质量。这表明,这种有前途的材料比以前假设的优化潜力更大。

理论上,过氧化物太阳能电池的功率转换效率可以达到30.5%左右。然而,为了接近这些效率水平,必须提高过氧化物半导体的光电质量。

原则上适用于光伏的材料不仅要吸收光,还要有效地再次发射光——这个过程被称为光致发光。相关的测量参数,称为光致发光量子产率,非常适合确定过氧化物半导体的质量。

哈诺宁太阳能研究所(ISFH),卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和汉诺威大学电子材料与组件研究所以及Centrotherm,Singulus,Meyer Burger和Von Ardenne参与了该研究项目旨在使钙钛矿基硅太阳能电池的转换效率达到27%。

在发表于《Matter》的论文《通过光子再循环的精确定量揭示钙钛矿薄膜的内部发光量子效率》中,研究团队展示了他们开发的新方法是如何比之前假设的更精确地确定太阳照射条件下的光致发光量子产率。

KIT科学家Paul Fassl解释说:“这取决于光子回收,即过氧化物发射的光子在薄层内被重新吸收并再次发射的比例。”

研究人员将他们的模型应用于三碘化甲基铵铅(CH3NH3PbI3),这是一种具有最高光致发光量子产率的过氧化物。此前估计为90%左右,但德国学者进行的模型计算发现,这一数值实际上是78%左右。

根据科学家们的说法,之前的估计没有充分考虑到光散射的影响,这意味着这些估计低估了光子——光能的量子——在被重新吸收之前从层中逸出的概率。

KIT微结构技术研究所(IMT)的先进光学和下一代光伏材料小组负责人Ulrich W. Paetzold说:“我们的结果表明,优化这些材料的潜力明显高于之前的假设。”

该研究团队提供了一个开源应用,利用他们的模型可以计算出各种过氧化物材料的光致发光量子产率。

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