德國Helmholtz-Zentrum Berlin（HZB）的一個團隊在《Science》雜志上發(fā)表了一篇論文，介紹了其開發(fā)的一種由鈣鈦礦和硅制成的串聯太陽能電池的效率達到29.15%，是目前為止最高的世界紀錄。該串聯電池即使在沒有封裝的情況下也能提供300小時的穩(wěn)定性能。為了實現這一目標，Steve Albrecht教授領導的小組研究了界面上的物理過程，以改善電荷載體的傳輸。
2020年年初，由HZB的Steve Albrecht教授領導的團隊打破了之前由鈣鈦礦和硅制成的串聯太陽能電池的世界紀錄（28.0%，牛津光伏），創(chuàng)造了29.15%的新世界紀錄。與經過認證和科學發(fā)表的最高效率（26.2%，DOI：10,1126/science.aba3433）相比，這是一個巨大的進步。新的數值已經在Fraunhofer ISE得到認證，并列在NREL圖表中。現在，該成果發(fā)表在《Science》雜志上，并對制造過程和基礎物理學進行了詳細的解釋。
就在五年前，串聯太陽能電池的最高效率還只有13.7%，兩年前則就達到了25.2%，今年早些時候又增至27.7%，然后是現在的29.15%。這一最新的紀錄由來自柏林亥姆霍茲中心(HZB)的科學家創(chuàng)造。這接近了具有里程碑意義的30%，并且離35%的理論上限也不遠了。
作為參考，硅或鈣鈦礦單獨的效率通常最高可達20%左右。由于它們會吸收不同波長的光，所以當它們能很好地結合在一起的時候可以帶來意想不到的效果。據悉，硅主要集中在光譜的紅光和紅外線部分，而鈣鈦礦則擅長于綠光和藍光。
為了制造出這種新設備，研究小組首先使用了能帶隙為1.68 ev的鈣鈦礦組成，然后為該電池開發(fā)了一種特殊的電極接觸層，并改善了中間層，研究團隊中Albrecht小組的博士生EikeK hnen和Amran Al-Ashouri解釋說。新的電極接觸層還允許HZB HySPRINT實驗室改善鈣鈦礦化合物的組成。現在，當在串聯太陽能電池中照明時，該化合物更加穩(wěn)定，并改善了頂部和底部電池貢獻的電流平衡。硅底部電池來自Stannowski小組，并具有特殊的氧化硅頂層，用于光學耦合頂部和底部電池。
在目前的形式下，太陽能電池是在1平方厘米的樣品中測試的，但研究人員說，將其擴大到更實際的尺寸應該是一件相對簡單的事情。今年早些時候，這一效率紀錄在Fraunhofer ISE獲得認證并被列入了NREL圖表中，該圖表自1976年以來一直記錄著太陽能電池技術的進展。
