具有结构化抗反射层的高效钙钛矿电池迈向更广泛商业化的又一步

钙钛矿太阳能电池被广泛认为是目前占主导地位的硅电池的继任者，由于其简单且具有成本效益的生产工艺以及优异的性能，目前已成为深入研究的主题。来自弗劳恩霍夫太阳能研究所 ISE 和华沙大学物理学院的科学家团队在《先进材料与界面》杂志上展示了光电性能显着改善的钙钛矿光伏电池。如论文所示，减少下一代电池的光损耗是其更广泛实施的关键挑战之一。

考虑到电池板效率和装机容量，光伏发电在过去 20 年中经历了重大发展，自 2000 年以来，全球范围内的装机容量增长了惊人的 1000 倍。硅一直是生产光伏电池板最常用的材料，但目前电池基于这一要素的人正在接近其物理效率极限。因此，科学家们正在积极探索创新解决方案，旨在提高电池效率，同时实现更便宜、更环保的生产。

基于钙钛矿的电池满足这两个标准，效率高于 26%，并且使用成熟的化学方法生产过程简单且具有成本效益。目前，全球众多研究机构正在致力于提高其效率和对大气条件的抵抗力。他们面临的挑战之一是将钙钛矿电池与硅电池集成，同时减少反射和寄生吸收造成的损失。为了最大限度地减少这些损失，硅电池通常采用高腐蚀性化学试剂进行蚀刻，这一过程会在表面形成微观金字塔图案，有效减少整个器件的反射，从而增加器件产生的电流。不幸的是，钙钛矿对许多化学物质敏感，

在《先进材料与界面》上发表的研究中，科学家们使用纳米压印方法在钙钛矿太阳能电池顶部创建了一种具有蜂窝状对称性的高效抗反射结构。该技术允许在超过 100 平方厘米的非常大的表面上生产纳米级结构。“这种方法保证了大表面设备生产过程的可扩展性，这在迫切需要向可再生能源转型的背景下至关重要，”莫斯科大学物理学院研究员 MSc Maciej Krajewski 说道。华沙。与使用先前采用的平面抗反射层的电池相比，此类改进的样品表现出更高的效率。

除了提高效率之外，已发表的工作的另一个重要发现是该层的应用程序不会损坏钙钛矿，从而开启了使用针对特定电池架构定制的其他结构的可能性。到目前为止，科学家们应用类似的抗反射结构作为单独制备的层，这些层通过另一种技术过程转移，该过程不可避免地是小规模的并且容易损坏有源层。通过采用直接纳米压印方法，可以在单一工艺流程中大规模制造整个器件，这对于降低总体器件成本至关重要。

此外，所应用的方法与串联配置兼容，即组合硅和钙钛矿电池，为其应用开辟了全新的可能性。因此，有可能将该过程直接转移到新兴的光伏架构中，从而进一步提高效率。发表的结果为在生产中利用纳米压印技术的具有出色光电特性的新型光伏器件铺平了道路。

实验和建模在弗莱堡的 Fraunhofer ISE 进行，研究员 Msc. 参与其中。来自华沙大学的 Maciej Krajewski。研究经费由以下机构提供：Fraunhofer Gesellschaft(ICON 计划内的 MEEt 项目)、华沙大学物理学院实验物理研究所、华沙大学物理学院、华沙大学基金会以及伊拉斯谟+计划和德国联邦环境基金会。

华沙大学物理学院

华沙大学的物理和天文学于 1816 年成立，是当时哲学学院的一部分。1825年，天文台成立。目前，华沙大学物理学院由以下研究所组成：实验物理、理论物理、地球物理、数学方法系和天文台。这项研究涵盖了从量子到宇宙学的几乎所有现代物理学领域。该学院的研究和教学人员由 250 多名学术教师组成。大约 1,100 名学生和 170 多名博士生在华盛顿大学物理学院学习。根据上海全球学科排名，华沙大学在物理学领域名列世界 75 所最佳大学之一。