新研发的全过氧化物串联太阳能电池拥有创纪录的高效率和电压表现
工程师们已经开发出一种新的太阳能电池，其电压和效率在同类产品中都是创纪录的。这种全过氧化物串联太阳能电池使用了两层过氧化物，可以利用不同波长的光，再加上一种特殊的表面处理，可以减少能量的浪费。在光伏领域，过氧化物酶是一种特别有前途的材料，正在向硅的王位发起冲击。它不仅在吸收阳光能量方面表现出色，而且更薄、更轻、更灵活，制造起来也更容易和更便宜。
从效率上看，过氧化物燃料电池的运用比例在十年多一点的时间里急剧上升，从2009年的4%以下上升到2021年的25%以上，以至于现在可以与硅基太阳能电池匹敌。在所谓的串联电池中，它的效果甚至更好，在这种电池中，多层材料被堆叠在一起，以收集来自太阳的不同波长的光。例如，Perovskit-硅串联太阳能电池最近超过了30%的效率里程碑。
在这项新的研究中，一个来自多伦多大学的工程师团队创造并测试了一个全过氧化物串联太阳能电池。一个太阳能电池怎么可能是全过氧化物而仍然是串联的呢？这是因为该材料的厚度和化学成分可以被调整，使其能够利用太阳光谱的不同部分，因此两种不同的材料可以结合在一个设备中。
"在我们的电池结构中，顶部的过氧化物层有一个更宽的带隙，它在光谱的紫外线部分以及一些可见光中吸收良好，"该研究的共同牵头人李崇文说。"底层有一个狭窄的带隙，它更多地被调整到光谱的红外部分。在这两者之间，我们可以实现覆盖比用硅材料吸收更多的光谱。"
使用这种设计，该团队报告说，一个尺寸为1平方厘米（0.15英寸）的太阳能电池的最大效率为27.4%，这将是这种类型的电池的新纪录，并且对于任何类型的太阳能电池来说都令人印象深刻。然而，该团队并没有声称自己是冠军，因为美国国家能源局之前的独立认证记录了26.3%的效率，而全过氧化物串联太阳能电池比目前的官方纪录保持者仅差0.1%。
该电池确实在其电压表现方面取得了新的纪录。该团队测量的开路电压为2.19伏，是所有全过氧化物串联太阳能电池中最高的。
这两个令人印象深刻的数据都是由于在过氧化物吸光层和携带电子的层之间的界面上进行了调整。研究小组发现，电场在整个过氧化物的表面并不一致，这意味着一些电子会流失到电路中。因此，研究小组添加了一层被称为1,3-丙二铵（PDA）的薄涂层，它使表面的电荷分布更均匀。
该团队表示，未来的工作将集中在通过使电池更稳定、增加电流和扩大电池的尺寸来提高太阳能电池的效率。
该研究发表在《自然》杂志上。
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