工程师和材料科学家一直致力于开发越来越先进的光伏解决方案，将尽可能多的太阳能转化为电能，并帮助减少温室气体排放。这导致了各种新型太阳能电池设计的引入，包括全钙钛矿串联太阳能电池。
韩国全南国立大学的研究人员最近推出了基于全无机卤化物钙钛矿的新型单片钙钛矿杂化串联太阳能电池。在《能源与环境科学》杂志的一篇论文中介绍的这些太阳能电池已经实现了23%的可观效率。
“单结太阳能电池设计有一些局限性，例如热化损耗和传输损耗，”该论文的第一作者Sawanta S. Mali博士告诉Tech Xplore。“为了解决这些损失，我们需要制造串联太阳能电池，其中两个吸收体，如宽带隙和窄带隙材料，在合适的互连层的帮助下堆叠在一起。
之前引入的基于WBG材料的太阳能电池设计实现了非常有希望的效率。然而，这些电池通常基于有机-无机杂化钙钛矿，这些钙钛矿不具有热稳定性，因此会影响其整体性能。
其中许多太阳能电池也是使用难以大规模复制的复杂工艺制造的。例如，这些技术包括复杂的溅射和原子层沉积技术，这些技术可能难以实现且耗能。
“就NBG材料而言，许多研究人员以前使用过基于Pb-Sn的NBG，这些NBG存在严重的降解问题，例如Sn2+至 Sn4+形成，“萨万塔说。
“为了避免这些问题，我们开发了基于全无机钙钛矿的WBG，使用我们之前开发的热空气法和基于聚合物体异质结的NBG，在环境条件下沉积，用于制造这种单片双端'n-i-p'混合串联太阳能电池。这些电池可以使用简单的ICL制造，这些ICL没有复杂的溅射或ALD工艺。
Sawanta及其研究最近工作的主要目标是实现热稳定的WBG材料，这些材料可以在环境条件下加工，并且可以集成到具有简单架构的设备中，例如具有所谓的n-i-p配置的设备。最终，他们使用热空气辅助旋涂技术实现了他们的全钙钛矿材料。
当集成到具有n-i-p架构的混合串联太阳能电池中时，发现这些材料可以带来令人鼓舞的结果。所得太阳能电池的效率达到 23.07%，开路电压为 2.110 V，在最大功率下运行 600 多个小时，保持其初始效率的 90% 以上。
“我们实施了n-i-p设备配置和环境空气处理方法，这很简单，适合未来的商业化，”Sawanta说。“由于这些2T-HTSC比具有非常高开路电压的单结产生更好的效率，我们最终计划在人工光合作用和农业光伏应用或物联网中实施这些电池。
未来，Sawanta S. Mali博士、Chang Kook Hong教授及其同事创造的材料可以与其他设计串联太阳能电池集成，以进一步评估其潜力。此外，该团队采用的制造方法可以被其他团队用于为光伏应用创造其他坚固的材料。
“作为我们最近研究的一部分，我们只使用了基于双结的串联太阳能电池，”Mali补充道。“在接下来的研究中，我们计划在三结或多结串联太阳能电池及其放大中实施这一概念。
