從效率上看，過(guò)氧化物燃料電池的運用比例在十年多一點(diǎn)的時(shí)間里急劇上升，從2009年的4%以下上升到2021年的25%以上，以至于現在可以與硅基太陽(yáng)能電池匹敵。在所謂的串聯(lián)電池中，它的效果甚至更好，在這種電池中，多層材料被堆疊在一起，以收集來(lái)自太陽(yáng)的不同波長(cháng)的光。例如，Perovskit-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池最近超過(guò)了30%的效率里程碑。
在這項新的研究中，一個(gè)來(lái)自多倫多大學(xué)的工程師團隊創(chuàng )造并測試了一個(gè)全過(guò)氧化物串聯(lián)太陽(yáng)能電池。一個(gè)太陽(yáng)能電池怎么可能是全過(guò)氧化物而仍然是串聯(lián)的呢?這是因為該材料的厚度和化學(xué)成分可以被調整，使其能夠利用太陽(yáng)光譜的不同部分，因此兩種不同的材料可以結合在一個(gè)設備中。
"在我們的電池結構中，頂部的過(guò)氧化物層有一個(gè)更寬的帶隙，它在光譜的紫外線(xiàn)部分以及一些可見(jiàn)光中吸收良好，"該研究的共同牽頭人李崇文說(shuō)。"底層有一個(gè)狹窄的帶隙，它更多地被調整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們可以實(shí)現覆蓋比用硅材料吸收更多的光譜。"
使用這種設計，該團隊報告說(shuō)，一個(gè)尺寸為1平方厘米(0.15英寸)的太陽(yáng)能電池的最大效率為27.4%，這將是這種類(lèi)型的電池的新紀錄，并且對于任何類(lèi)型的太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)都令人印象深刻。然而，該團隊并沒(méi)有聲稱(chēng)自己是冠軍，因為美國國家能源局之前的獨立認證記錄了26.3%的效率，而全過(guò)氧化物串聯(lián)太陽(yáng)能電池比目前的官方紀錄保持者僅差0.1%。
該電池確實(shí)在其電壓表現方面取得了新的紀錄。該團隊測量的開(kāi)路電壓為2.19伏，是所有全過(guò)氧化物串聯(lián)太陽(yáng)能電池中最高的。
這兩個(gè)令人印象深刻的數據都是由于在過(guò)氧化物吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進(jìn)行了調整。研究小組發(fā)現，電場(chǎng)在整個(gè)過(guò)氧化物的表面并不一致，這意味著(zhù)一些電子會(huì )流失到電路中。因此，研究小組添加了一層被稱(chēng)為1,3-丙二銨(PDA)的薄涂層，它使表面的電荷分布更均勻。
該團隊表示，未來(lái)的工作將集中在通過(guò)使電池更穩定、增加電流和擴大電池的尺寸來(lái)提高太陽(yáng)能電池的效率。
