钙钛矿太阳能电池水下环境测试展现惊人效率结果

意大利的一个研究团队测试了半透明宽带隙钙钛矿太阳能电池在水下环境（UW）中的性能，发现在0.5–1cm的水深下，由于水的折射率，这些设备实现了更高的功率转换效率。

“我们工作的创新之处在于，钙钛矿太阳能电池的制造、铅泄漏测试的封装测试以及钙钛矿太阳能电池在水中的实际浸没，都是完全在内部完成。”该研究的通讯作者Jessica Barrichello告诉《光伏》杂志，“传统上，钙钛矿被认为不适合用于潮湿环境，也不适合用于人类活动越来越多的水下领域，例如用于发展诸如葡萄酒陈酿和植物栽培等活动。” 在发表于《能源与环境材料》的论文《水面之下：探究水下钙钛矿太阳能电池》中，研究人员解释说，水下环境将需要具有2–2.3 eV宽带隙的光吸收体，如用于钙钛

矿光伏设备的光吸收剂，而大多数商用硅吸收体的带隙较窄仅为1.11 eV。然而，他们也强调，当钙钛矿受到水分侵袭时，其大块薄膜会迅速降解。

为解决这个问题，学者们采用一种“完善”的封装工艺，以钙钛矿材料FaPbBr3制成的吸收剂为基础，构建一种能带隙为2.3eV的太阳能电池。

科学家们构建了一个1平方厘米的电池，其基底由氟掺杂氧化锡（FTO）、依赖氧化锡（SnO2）的电子传输层（ETL）、FaPbBr3吸光体、基于聚三烯胺（PTAA）的空穴传输层（HTL）和氧化铟锡（ITO）顶电极制成，旨在收集从周围水体反射的光。 该电池采用粘性聚异丁烯（PIB）材料进行封装，该材料通常用于钙钛矿太阳能电池，是一种工业兼容的解决方案，在无应变层压过程中不需要溶剂。研究人员强调：“PIB封装剂可将透光率从600nm提高到800nm，同时不影响宽带隙钙钛矿可以有效吸收光的蓝绿区域（400-600nm）。”

在标准照明条件下，太阳能电池的效率约为6.79%。

该研究团队将设备浸入水箱中测试其性能，第一次浸泡24小时，第二次浸泡120小时。电池被放置在三个深度：水面以下0.5cm、3cm和6cm。在水下0.5cm深度处，与按初始水外条件测试相比，设备的效率提高了8%，科学家们将其归因于更高的短路电流值。

“电流的增加，以及由此产生的效率提升，与太阳能电池顶部水的抗反射涂层效应有关，”他们进一步解释说，同时指出水中较低的温度可能也有助于电池性能的提高。“然而，随着水深的增加，可以观察到更明显的性能下降。”

基于其他实验和模拟结果，科学家们在其工作总结中表示，采用钙钛矿的设备未来可能会用于为水下10m深处的低功耗水下物联网（IoUT）设备供电。

该研究团队由来自意大利CNR-ISM物质结构研究所、罗马托尔维加塔大学混合与有机太阳能研究中心（CHOSE）以及意大利二维材料供应商BeDimensional SpA的科学家组成。

2020年，博拉理工学院（Birla Institute of Technology and Science）和印度理工学院坎普尔分校（Indian Institute of Technology Kanpur）与国防材料研究所（Defence Materials）的科学家研究了水下太阳能电池的性能。根据他们的研究结果，浸没的电池受益于较低的温度和理想的清洁环境。“尽管存在挑战和局限性，

但所获得的结果表明，在水下监测传感器或设备以及配备现代电力电子装置的各种其他商业和国防应用中，太阳能光伏技术具有巨大的潜力，”研究人员当时表示。 2022年，中国的研究人员使用商用太阳能电池创建了一个用于高速光学探测的水下优化无透镜系统，并发现这些光伏设备能够实现比常用光电二极管大得多的探测区域。

来源：www.pv-magaizne.com

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