上海市太阳能学会

一种新型串联太阳能电池（tandem solar cell），根据转换成电能的光子的比例来衡量，其效率达到24%。该团队表示，这一结果创下了迄今为止使用有机和钙钛矿基吸收剂组合（combination of organic and perovskite-based absorbers）所达到的最高效率的新纪录。

该太阳能电池由由Wuppertal大学的Thomas Riedl教授和Cologne大学物理化学研究所的研究小组共同开发。研究结果发表在4月13日的Nature杂志上，题为“氧化铟钙钛矿/有机串联太阳能电池”（Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect）。

研究团队表示，传统的太阳能电池技术主要以硅为基础，在大多数情况下，许多人认为它“已经很好了”，“很难期望它们的效率有显著的提高，因此，开发能够对能源转型作出决定性贡献的新太阳能技术变得更加必要。”

在这项研发中，结合了两种这样的替代吸收材料。研发中使用的有机半导体，是一种在一定条件下可以导电的碳基化合物。它们与一种钙钛矿（perovskite）配对，这种钙钛矿基于铅卤素化合物（lead-halogen compound），具有优异的半导体性能。与传统的硅电池相比，这两种技术生产所需的材料和能源都要少得多，这使得制造更具可持续性的太阳能电池，成为可能。

阳光由不同波长的光波组成，高效的太阳能电池必须将尽可能多的光波转换成电能。这可以通过所谓的串联电池实现。在这种电池中，不同的半导体材料结合在一起，每种材料吸收不同范围的太阳光谱。在 Wuppertal-Cologne 的这项研究中，有机半导体用于光的紫外线和可见光部分，而钙钛矿在近红外线部分有效吸收。

类似的材料组合以前也曾被探索过，但研究团队现在已经成功地显著提高了它们的性能。在项目开始时，之前最好的钙钛矿/有机串联电池的效率约为20%。而这项研究则将效率提升至前所未有的24%。

Cologne大学物理化学研究所的Selina Olthof博士评论说：“为了达到如此高的效率，太阳能电池内部材料之间的界面损失必须最小化。”“为了解决这个问题，Wuppertal小组开发了一种互连方式，将有机亚细胞和钙钛矿亚细胞在电子和光学上耦合起来。”

作为互连层，在太阳能电池中集成了一层薄薄的氧化铟，厚度为1.5 nm，以尽可能地降低损耗。Cologne的研究人员在评估界面和互连线的能量和电性能方面发挥了关键作用，以便识别损耗过程并进一步优化组件。

Wuppertal的研究小组进行的模拟测试表明，采用这种方法，未来可以实现效率超过30%的串联电池。