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349 冲击CNS顶刊的途径(求订阅)

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要是三结叠层电池器件,那么就是三个有效层,四结就是四个有效层。

五结,暂时没听说过……

漂亮国的国家可再生能源实验室(NREL),也就是魏兴思回国前的工作单位,在传统无机硅、砷化镓、CIGS等体系中常年保持着各项世界纪录,按照2015年8月份的数据,三结器件的最高效率已经达到了44.4%,四结更是到了46.0%。

当然,把效率做这么高,已经不是出于商业化应用的考虑了,主要目的是探索科学的边界。

换句话来说,就是想知道以人类的力量,能把这个光电转换效率的数值堆到多高。

在实际应用上呢,并没有太多的意义。

一方面,30%和40%差距并不大,只差三分之一罢了,又不像效率从1%提升到11%,有10倍的差距;

另一方面,对于效率这么高的太阳能电池体系,基本上都用到了砷化镓,这玩意的成本非常高,只能用于军用或高端应用领域,比如卫星、空间站之类的,就算把效率优化到100%,也没有民用的价值。

这种叠层器件,是串联的结构,但和普通干电池的那种串联有所不同。

叠层器件在空间结构上是一个整体,不论是“双终端”还是“四终端”,都是一个器件只吸收一单位的太阳光。

比如,对于一个双结有机太阳能电池叠层器件来说,当太阳光入射后,首先经过顶电池,吸收了300-600纳米的光,然后剩余的主要是波长大于600纳米的光,将被底电池再次吸收。

听起来很美好,可以规避有机光伏器件激子吸收特性带来的光吸收范围窄的问题,有效的利用太阳光能。

但实际上,叠层器件在有机光伏领域的表现并不如意。

目前,纯有机光伏的叠层器件的效率,只有12%左右,本来和单结器件的12.21%相当,而当许秋将单结效率突破到接近13%后,叠层器件的性能实际上已经落后于单结了。

主要还是因为之前常年使用的PCBM富勒烯衍生物体系,受体材料几乎不能吸可见光,只能依靠给体材料吸光。

如果考虑到光吸收互补,采用一个窄带隙给体的体系和一个宽带隙给体的体系的话,由于窄带隙的给体材料对应的短路电流通常较高,可能出现顶电池和底电池电流不匹配的问题。

因为器件是串联连接的,根据中学物理知识,串联电路电流处处相等。


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