薄膜光伏技术结合了效率和多功能性

堆叠太阳能电池提高了它们的效率。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员与PERCISTAND项目的合作伙伴合作，生产出效率接近25%的钙钛矿/独联体串联太阳能电池，这是迄今为止该技术所取得的最高价值。此外，这种材料组合轻巧且用途广泛，可以设想将这些串联太阳能电池用于车辆、便携式设备和可折叠或卷起的设备中。研究人员在ACSEnergyLetters杂志上发表了他们的研究结果。

钙钛矿太阳能电池在过去十年中取得了惊人的进展。它们的效率现在可与历史悠久的硅太阳能电池相媲美。钙钛矿是具有特殊晶体结构的创新材料。世界各地的研究人员正在努力使钙钛矿光伏技术为实际应用做好准备。它们每单位表面积产生的电能越多，太阳能电池对消费者的吸引力就越大。

通过堆叠两个或多个电池可以提高太阳能电池的效率。如果每个堆叠的太阳能电池在吸收来自太阳光谱不同部分的光方面特别有效，则可以减少固有损耗并提高效率。效率是衡量有多少入射光转化为电能的量度。由于其多功能性，钙钛矿太阳能电池为此类串联电池提供了出色的组件。使用钙钛矿和硅的串联太阳能电池已达到超过29%的创纪录效率水平，远高于由钙钛矿(25.7%)或硅(26.7%)制成的单个电池。

将钙钛矿与其他材料如二硒化铜铟(CIS)或二硒化铜铟镓(CIGS)相结合，有望带来更多好处。这种组合将使生产轻巧灵活的串联太阳能电池成为可能，这些太阳能电池不仅可以安装在建筑物上，还可以安装在车辆和便携式设备上。这种太阳能电池甚至可以折叠或卷起储存并在需要时展开，例如在百叶窗或遮阳篷上，以同时提供遮荫和发电。

由来自KIT光技术研究所(LTI)和微结构技术研究所(IMT)的MarcoA.Ruiz-Preciado博士和终身教授UlrichW.Paetzold领导的国际研究团队成功地生产了钙钛矿/独联体串联太阳能电池的最大效率为24.9%(23.5%认证)。“这是该技术报告的最高效率，也是几乎无镓的铜铟二硒太阳能电池串联达到的第一个高效率水平，”Ruiz-Preciado说。减少镓的数量会导致大约1个电子伏特(eV)的窄带隙，这非常接近于串联较低太阳能电池的理想值0.96eV。

带隙是一种材料特性，它决定了太阳能电池可以吸收太阳光谱的一部分来发电。在单片串联太阳能电池中，带隙必须使得两个电池可以产生相似的电流以实现最大效率。如果下部单元的带隙发生变化，则上部单元的带隙必须根据变化进行调整，反之亦然。

为了调整带隙以实现有效的串联集成，通常使用高溴含量的钙钛矿。然而，这通常会导致电压下降和相位不稳定。由于KIT研究人员及其合作伙伴在其串联底部使用具有窄带隙的CIS太阳能电池，因此他们可以使用溴含量低的钙钛矿生产上部电池，从而使电池更加稳定和高效。

“我们的研究证明了钙钛矿/独联体串联太阳能电池的潜力，并为未来的发展奠定了基础，以进一步提高其效率，”Paetzold说。“我们已经达到了这一里程碑，这要归功于PERCISTAND项目的出色合作，特别是我们与荷兰应用科学研究组织的密切合作。”由德国联邦经济事务和气候行动部(BMWK)资助的CAPITANO项目完成了重要的基础工作。

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