工程师和材料科学家一直致力于开发日益先进的光伏解决方案，将尽可能多的太阳能转化为电能，并帮助减少温室气体排放。这导致了各种新型太阳能电池设计的推出，包括全钙钛矿串联太阳能电池。
韩国全南国立大学的研究人员最近推出了基于全无机卤化物钙钛矿的新型单片钙钛矿混合串联太阳能电池。这些太阳能电池在Energy&杂志的论文中介绍。环境科学已实现23%的可喜效率。
“单结太阳能电池设计有一些限制，例如热化损耗和传输损耗，”该论文的第一作者SawantaS.Mali博士告诉TechXplore。“为了解决这些损失，我们需要制造串联太阳能电池，其中宽带隙(WBG)和窄带隙(NBG)材料等两种吸收器在合适的互连层(ICL)的帮助下堆叠在一起。”
之前推出的基于宽带隙材料的太阳能电池设计取得了非常有前景的效率。然而，这些电池通常基于有机-无机杂化钙钛矿，其热稳定性不稳定，因此会损害其整体性能。
许多太阳能电池也是采用复杂的工艺制造的，很难大规模复制。例如，其中包括复杂的溅射和原子层沉积(ALD)技术，这些技术既难以实施又耗能。
“就NBG材料而言，许多研究人员之前使用的是Pb-Sn基NBG，但这些材料存在严重的降解问题，例如Sn2+形成，”萨万塔说。4+到Sn
为了避免这些问题，我们开发了在环境条件下沉积的全无机钙钛矿宽带隙，使用我们之前开发的热空气方法和基于聚合物本体异质结(BHJ)的NBG，用于制造这种单片两端“n-i”-p'混合串联太阳能电池(2T-HTSC)。这些电池可以使用简单的ICL来制造，无需复杂的溅射或ALD工艺。”
Sawanta及其研究近期工作的主要目标是实现可在环境条件下加工的热稳定宽带隙材料可以集成到具有简单架构的设备中，例如具有所谓的n-i-p配置的设备。最终，他们利用热风辅助旋涂技术实现了全钙钛矿材料。
当集成到具有n-i-p架构的混合串联太阳能电池中时，这些材料被发现会带来令人鼓舞的结果。由此产生的太阳能电池的效率为23.07%，开路电压为2.110V，在最大功率运行600多个小时内保持了90%以上的初始效率。
“我们实现了n-i-p设备配置和环境空气处理方法，该方法简单且适合未来商业化，”萨万塔说道。“由于这些2T-HTSC比具有非常高的开路电压(>2V)的单结具有更高的效率，因此我们最终计划在人工光合作用和农业光伏应用或物联网(IoT)中实现这些电池。”
未来，SawantaS.Mali博士、ChangKookHong教授及其同事创建的材料可以与其他设计集成到串联太阳能电池中，以进一步评估其潜力。此外，其他团队可以使用该团队采用的制造方法来创建用于光伏应用的其他坚固材料。
“作为我们最近研究的一部分，我们仅使用基于双结的串联太阳能电池，”马里补充道。“在我们接下来的研究中，我们计划在三结或多结串联太阳能电池(MJ-TSC)及其升级中实施这一概念。”