突破性創新可實現更便宜的太陽能生產離市場更近了一步

盡管全球對可再生能源的需求呈指數增長，但立陶宛和德國的研究人員提出了一種開發低成本太陽能技術的新穎解決方案。該材料由立陶宛考納斯工業大學(KTU)科學家合成，可自組裝形成分子厚度的電極層，提供了一種實現高效鈣鈦礦單結和串聯太陽能電池的簡便方法。生產該材料的許可證已由一家日本公司購買。

據科學家稱，在過去，實現鈣鈦礦基太陽能電池的低價格和高效率已被證明是一項艱巨的努力。大規模生產中的特殊挑戰是可用的孔選擇觸點的高價格和有限的多功能性。KTU化學家已經解決了這一挑戰。

“太陽能電池類似于三明治，其中所有層都具有一種功能，即吸收能量，將空穴與電子分離等。我們正在開發用于空穴選擇性接觸層的材料，該材料正在形成中通過材料分子在基板表面上的自組裝”，Artiom Magomedov博士解釋說。KTU化學技術學院的學生，本發明的合著者。

發達的單分子層可以被稱為理想的空穴傳輸材料，因為它們很便宜，是通過可擴展的技術形成的，并且與鈣鈦礦材料具有很好的接觸。自組裝單分子層(SAMs)薄至1-2 nm，覆蓋整個表面。通過將分子浸入稀釋溶液中將其沉積在表面上。這些分子基于具有膦酸錨定基團的咔唑頭基，并且可以在各種氧化物上形成SAM。

根據科學家的說法，SAM的使用有助于避免CIGS電池表面粗糙的問題。通過將基于SAM的鈣鈦礦太陽能電池集成到串聯架構中，實現了23.26%的單片CIGSe /鈣鈦礦串聯太陽能電池效率，這是該技術的世界紀錄。此外，Si /鈣鈦礦串聯電池中使用的一種最新開發的SAM達到了近破紀錄的27.5%的效率。

“基于鈣鈦礦的單結和串聯太陽能電池是太陽能的未來，因為它們更便宜且效率更高。目前商業上使用的硅基太陽能電池的效率極限已經飽和。而且，半導體級硅資源變得稀缺，提取元素變得越來越困難，”發明背后的KTU研究小組負責人Vytautas Getautis教授說。

據馬戈梅多夫(Magomedov)稱，一小時內到達地球表面的太陽能量足以滿足全人類每年的電力需求。“年輕的研究人員說，太陽能的潛力是巨大的。”

使用傳統技術，1 g的硅(Si)足以生產僅幾平方厘米的太陽能電池;然而，在KTU上合成的1 g材料足以覆蓋1000 m 2的表面。此外，在KTU上合成的自組裝有機材料比目前在光伏元件中使用的替代材料便宜得多。