Nat. Commun.：全钙钛矿串联光伏电池实现光电化学水分解
学术
2025-01-05 21:36
上海
全钙钛矿串联光伏发电是一种潜在的具有成本效益的技术，可以为化学燃料生产提供动力，比如绿色氢。然而，它们的应用受到开路电压缺陷的限制，更具有挑战性的是，光伏电池的运行稳定性差。有鉴于此，埃因霍芬理工大学René A. J. Janssen教授等报道一个实验室规模的太阳能辅助水分解系统，使用电化学流动电池和全钙钛矿串联太阳能电池。要点1. 首先用丙烷-1,3-碘化二铵溶液处理钙钛矿表面，减少了界面非辐射复合损失，在1.6-1.8 eV的能带实现了超过单结太阳能电池极限性能90%的开路电压。当使用能带为1.77 eV的钙钛矿，得到1.35 V的高开路电压，19.9 %的最大功率转换效率。面积为1 cm2的全钙钛矿串联太阳能电池实现了26.0 %的功率转换效率，这项研究构筑了开创性的光伏电化学系统，太阳能转换为氢的最高效率达到17.8 %。要点2. 系统运行超过180 h后，仍能保持峰值性能的60 %以上。作者发现，体系的性能损失主要是因为光伏组件的性能退化。观察到窄能带的子亚电池中具有严重的电荷损失，这是因为窄能带钙钛矿和空穴传输层之间的界面退化。这项研究表明，开发化学稳定的光吸收剂和接触层对于开发全钙钛矿的串联光伏应用至关重要。Wang, J., Branco, B., Remmerswaal, W.H.M.et al. Performance and stability analysis of all-perovskite tandem photovoltaics in light-driven electrochemical water splitting. Nat Commun 16, 174 (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55654-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-55654-4
