德國(guó)Helmholtz-Zentrum Berlin（HZB）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在《Science》雜志上發(fā)表了一篇論文，介紹了其開(kāi)發(fā)的一種由鈣鈦礦和硅制成的串聯(lián)太陽(yáng)能電池的效率達(dá)到29.15%，是目前為止最高的世界紀(jì)錄。該串聯(lián)電池即使在沒(méi)有封裝的情況下也能提供300小時(shí)的穩(wěn)定性能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Steve Albrecht教授領(lǐng)導(dǎo)的小組研究了界面上的物理過(guò)程，以改善電荷載體的傳輸。

2020年年初，由HZB的Steve Albrecht教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)打破了之前由鈣鈦礦和硅制成的串聯(lián)太陽(yáng)能電池的世界紀(jì)錄（28.0%，牛津光伏），創(chuàng)造了29.15%的新世界紀(jì)錄。與經(jīng)過(guò)認(rèn)證和科學(xué)發(fā)表的最高效率（26.2%，DOI：10,1126/science.aba3433）相比，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。新的數(shù)值已經(jīng)在Fraunhofer ISE得到認(rèn)證，并列在NREL圖表中?，F(xiàn)在，該成果發(fā)表在《Science》雜志上，并對(duì)制造過(guò)程和基礎(chǔ)物理學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)的解釋。

就在五年前，串聯(lián)太陽(yáng)能電池的最高效率還只有13.7%，兩年前則就達(dá)到了25.2%，今年早些時(shí)候又增至27.7%，然后是現(xiàn)在的29.15%。這一最新的紀(jì)錄由來(lái)自柏林亥姆霍茲中心(HZB)的科學(xué)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(yuǎn)了。

作為參考，硅或鈣鈦礦單獨(dú)的效率通常最高可達(dá)20%左右。由于它們會(huì)吸收不同波長(zhǎng)的光，所以當(dāng)它們能很好地結(jié)合在一起的時(shí)候可以帶來(lái)意想不到的效果。據(jù)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(zhǎng)于綠光和藍(lán)光。

為了制造出這種新設(shè)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(kāi)發(fā)了一種特殊的電極接觸層，并改善了中間層，研究團(tuán)隊(duì)中Albrecht小組的博士生EikeK hnen和Amran Al-Ashouri解釋說(shuō)。新的電極接觸層還允許HZB HySPRINT實(shí)驗(yàn)室改善鈣鈦礦化合物的組成?，F(xiàn)在，當(dāng)在串聯(lián)太陽(yáng)能電池中照明時(shí)，該化合物更加穩(wěn)定，并改善了頂部和底部電池貢獻(xiàn)的電流平衡。硅底部電池來(lái)自Stannowski小組，并具有特殊的氧化硅頂層，用于光學(xué)耦合頂部和底部電池。

在目前的形式下，太陽(yáng)能電池是在1平方厘米的樣品中測(cè)試的，但研究人員說(shuō)，將其擴(kuò)大到更實(shí)際的尺寸應(yīng)該是一件相對(duì)簡(jiǎn)單的事情。今年早些時(shí)候，這一效率紀(jì)錄在Fraunhofer ISE獲得認(rèn)證并被列入了NREL圖表中，該圖表自1976年以來(lái)一直記錄著太陽(yáng)能電池技術(shù)的進(jìn)展。