与有机/聚合物太阳能电池长达数几十年的发展历史不同,钙钛矿太阳能电池出现时间较晚但发展迅猛。2009年,Kojima等在研究染料敏化太阳能电池的过程中,首次使用具有钙钛矿结构的有机金属卤化物作为敏化剂,获得了3.8%的光电转换效率,拉开了钙钛矿太阳能电池研究的序幕。2012年,Kim等制备出第一个全固态钙钛矿太阳能电池,并获得了9.7%的电池效率。2013年,Liu等采用共蒸发方法在平面基底上合成了厚度均一且致密的钙钛矿薄膜,并组装了一种全新的平面异质结钙钛矿太阳能电池,效率可达15.4%。2014年,Yang等通过掺杂修饰TiO2使得电池的电子传输效率大大提高,电池的光电效率提升到了19.3%。2015年,Saliba等通过优化钙钛矿的组分制备了复合钙钛矿薄膜,通过优化制备出效率高达22.1%的太阳能电池。最近,Jung等又将这一纪录提升至24.2%。
钙钛矿太阳能电池的快速崛起不仅仅体现在基础研究上,其模块化电池组件也很快开始进入人们的视野。Chen等开发了第一个有效面积为36.1cm2的钙钛矿模块,获得了12.1%的国际认证效率。2017年,钙钛矿光伏组件效率的世界纪录被提升到了16.0%,同年12月该效率又被刷新为17.4%,这一组件效率与多晶硅组件效率相当。除此之外,Cheng等开发的10cm×10cm塑料基底柔性钙钛矿太阳能电池组件经认证,获得了13.98%的组件效率。2018年,欧洲太阳能研究机构Solliance使用了6in×6in的商用玻璃基底,将24块电池通过激光印刷串联制备成组件,该组件在144cm2的采光面积上测得稳定的效率为13.8%,个别电池则达到14.5%的光电转换效率。(www.daowen.com)
钙钛矿太阳能电池的组件效率被屡次刷新,不仅代表着钙钛矿太阳能电池在结构与性能上拥有巨大的提升空间与研究潜力,也预示着其在未来太阳能电池领域将占有重要地位。
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