一個研究小組首次展示了一種概念驗證型串聯太陽能電池，該電池使用硒化銻作為底部電池材料，使用寬頻隙有機-無機雜化過氧化物材料作為頂部電池材料。該裝置的功率轉換效率超過20%。這項研究表明，硒化銻在底部電池應用方面具有巨大潛力。

這項研究發表在2024 年3 月4 日出版的《能源材料與裝置》雜誌。

光伏技術是一種利用太陽光並將其轉化為電能的技術，因其提供清潔的可再生能源而廣受歡迎。科學家不斷努力提高太陽能電池的功率轉換效率，也就是效率的衡量標準。傳統單結太陽能電池的功率轉換效率已超過20%。要讓單結太陽能電池的功率轉換效率達到蕭克利-奎塞爾極限以上，需要更高的成本。然而，透過製造串聯太陽能電池，可以克服單結太陽能電池的蕭克利-奎塞爾極限。利用串聯太陽能電池，研究人員可以透過將太陽能電池材料堆疊在一起來獲得更高的能源效率。

研究團隊利用一種名為硒化銻的半導體，致力於製造串聯太陽能電池。過去對硒化銻的研究主要集中在單結太陽能電池的應用。但研究團隊知道，從帶隙的角度來看，這種半導體可能被證明是串聯太陽能電池的合適底部電池材料。

「硒化銻是一種適用於串聯太陽能電池的底部電池材料。然而，由於使用硒化銻作為底部電池的串聯太陽能電池的報導很少，因此人們很少關注它的應用。」中國科學技術大學材料科學與工程學院教授陳濤說：「我們用它作為底部電池組裝了一個具有高轉換效率的串聯太陽能電池，證明了這種材料的潛力。與使用單層半導體材料的單結太陽能電池相比，串聯太陽能電池吸收陽光的能力更強。

示範概念驗證串聯太陽能電池，該電池由硒化銻和寬帶隙過磷酸鈣作為底部和頂部子電池吸收材料組成。透過優化頂部電池的透明電極和底部電池的製備工藝，該裝置實現了超過20% 的功率轉換效率。資料來源：《能源材料與裝置》，清華大學出版社

研究團隊製作了具有透明導電電極的過氧化物/硒化銻串聯太陽能電池，以優化光譜響應。他們透過調整頂部電池透明電極層的厚度，獲得了超過17% 的高效率。他們透過引入雙電子傳輸層，優化了硒化銻底部電池，實現了7.58% 的功率轉換效率。

當他們用機械方法將頂部和底部電池組裝成四端串聯太陽能電池時，功率轉換效率超過了20.58%，高於獨立子電池的功率轉換效率。他們的串聯太陽能電池具有出色的穩定性和無毒成分。陳說：”這項工作提供了一種新的串聯裝置結構，並證明硒化銻是一種很有前景的吸收材料，可用於串聯太陽能電池的底部電池應用。”

展望未來，研究團隊希望努力開發整合度更高的雙端串聯太陽能電池，並進一步提高裝置性能。 「硒化銻的高穩定性為製備兩端串聯太陽能電池提供了極大的便利，這意味著它在與多種不同類型的頂層電池材料搭配時可能會取得良好的效果。”

編譯來源：ScitechDaily