暨大麥耀華組Small Methods：通過(guò)光捕獲和光轉(zhuǎn)換策略增強(qiáng)柔性鈣鈦礦光伏電池和組件

新興的鈣鈦礦光伏技術(shù)，尤其是輕質(zhì)柔性鈣鈦礦光伏電池（f-PPCs），憑借其低溫處理能力和在輕質(zhì)柔性基底上的制備潛力，已成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。這類(lèi)電池不僅有望顯著降低地面光伏應(yīng)用的安裝成本，還非常適合為可穿戴產(chǎn)品和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電。然而，盡管f-PPCs在光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）方面取得了顯著進(jìn)展，但其短路電流密度（JSC）通常較低，這主要是由于光學(xué)損失所導(dǎo)致。

在光學(xué)損失中，基底扮演了至關(guān)重要的角色。f-PPCs常用的聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）/氧化銦錫（ITO）基底雖具備輕質(zhì)、透明、導(dǎo)電和柔性的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)阻擋波長(zhǎng)低于380納米的光子，并在380-780納米范圍內(nèi)因高折射率而產(chǎn)生強(qiáng)烈反射，從而造成顯著的光學(xué)損失。為解決這一問(wèn)題，暨南大學(xué)的麥耀華教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種兼具光俘獲和光轉(zhuǎn)換功能的sticker。sticker將熒光下轉(zhuǎn)換材料V570摻雜到聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，實(shí)現(xiàn)了將紫外線（<380納米）轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光的功能，從而拓寬了f-PPCs的光電響應(yīng)范圍。同時(shí)，PDMS被巧妙地設(shè)計(jì)成具有低折射率的倒金字塔結(jié)構(gòu)，以降低PEN基底的反射率，進(jìn)一步增強(qiáng)器件的光譜響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，sticker使得f-PPCs的JSC提高了約6%，在1個(gè)太陽(yáng)AM1.5G光照條件下獲得了23.05%的PCE（認(rèn)證效率為22.46%），在1000 lux人造光照射條件下也達(dá)到了36.65%的PCE（認(rèn)證效率為34.03%），這些性能均位列全球f-PPCs報(bào)道的*高水平之列。

此外，本研究還展示了該方法的高可擴(kuò)展性。通過(guò)將sticker應(yīng)用于有效面積為21平方厘米的柔性鈣鈦礦光伏模塊（f-PPM），成功將效率從19.1%提高到20.5%，這一出色的PCE也是迄今為止報(bào)道的f-PPM中的**水平之一。

綜上所述，本研究提出的專(zhuān)為柔性基底設(shè)計(jì)的可重復(fù)使用光學(xué)管理sticker，通過(guò)融入光轉(zhuǎn)換材料和設(shè)計(jì)陷光微結(jié)構(gòu)，有效解決了f-PPCs因基底導(dǎo)致的光學(xué)損失問(wèn)題，顯著提高了器件的效率和性能。這一創(chuàng)新方法不僅為f-PPCs的商業(yè)化應(yīng)用提供了有力支持，也為柔性光伏技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的方向。

文獻(xiàn)信息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202401954

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