今天是國際頂級期刊《Science》更新的日子，發現鈣鈦礦領域有2篇文章，但是卻不想翻譯和解讀，只因發現了另一篇更加有趣和更加具有推廣意義的文章。
不知道大家是否記得年前引爆科研圈的“鳥屎”，文章報道了將鳥屎和石墨烯複合，其性能會有大幅度的提升。幽默的網友們做了一首詩：
實驗是王道，理論靠創造。
思路不清晰，加點石墨烯。
青年英才路，實驗換元素。
若問啥意義？盤古開天地！
雖然這首打油詩，表達了科研圈對“水刊”的無奈。但是不容置疑的是，石墨烯和鈣鈦礦確實具有與眾不同的性質和性能，在能源、催化等領域有著廣泛的應用。
2020年2月17日，意大利Casaccia 研究中心的Mario Tucci 和 意大利羅馬理工學院的Aldo Di Carlo在知名期刊《Joule》發表名為“Mechanically Stacked,Two-Terminal Graphene-Based Perovskite/Silicon Tandem Solar Cell withEfficiency over 26%”的研究文章。文章指出一種高性能鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的新結構是通過亞電池的機械堆垛來實現的，其中鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池在1.43平方釐米的有效面積上顯示出25.9%的穩定效率。
研究亮點
1.非常規的雙端機械堆疊鈣鈦礦/硅串聯裝置。
2.最小化頂部電池孔選擇層/背面接觸處的光學損耗。
3.石墨烯摻雜的電子選擇層具有更好的電氣性能。
4.鈣鈦礦/硅串聯有穩定的PCE 25.9%。
封面圖
研究預覽
鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池代表了一個有吸引力的途徑，以升級市場領先的晶體硅技術超越其理論限制。與四端架構相比，雙端架構降低了工廠成本。然而，將鈣鈦礦太陽能電池直接加工到微米級的非晶硅/晶體硅異質結電池的前表面是一項挑戰，它們限制了頂部電池的高溫和溶液處理。
為了解決這些障礙，該文章作者提出了一種機械堆疊的雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池，其中的亞電池是獨立製作、優化的，隨後通過將介觀鈣鈦礦頂部電池的後電極與金屬化和紋理化的正面接觸進行耦合硅底電池。通過最小化光學損耗，實現了孔選擇層/後接觸結構，並在鈣鈦礦頂部電池中使用石墨烯摻雜的介孔電子選擇層，冠軍串聯裝置在活性區域的效率為26.3%(穩定為25.9%)。
內容解讀
設計和組裝雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池
羅馬的研究人員與ENEA合作，成功地將石墨烯與串聯鈣鈦礦-硅太陽能電池相結合，實現高達26.3％的穩定效率。
得益於石墨烯的多功能性，他們設想了一種新的製造方法，可以降低生產成本，並可能導致大面積太陽能電池板的生產。基於石墨烯的串聯太陽能電池的效率幾乎是純硅的兩倍。
雙介觀鈣鈦礦太陽能電池的光學優化與表徵
物理定律將硅太陽能電池的最大效率限制為32％。因此，科學家們花了數十年的時間試圖找到其他替代品，例如III-V和鈣鈦礦。然而，後者提出了一些製造挑戰，並且擴大太陽能電池板的生產是成功的關鍵一步。藉助“串聯電池”，科學家此前曾結合了硅和鈣鈦礦的優勢，但是穩定性、效率和大規模製造似乎仍然是一個遙不可及的夢想。
但隨後石墨烯開始發揮作用-它可能會改變遊戲規則。Graphene Flagship研究人員發現了其潛在的能量收集潛力，並且實際上已經投入了兩個不同的面向行業的“先驅項目”來研究基於石墨烯的太陽能電池的可能性。
鈣鈦礦頂部電池的性能
Graphene Flagship的合作伙伴羅馬韋爾加塔大學的首席作者兼研究員Aldo di Carlo解釋說：“我們製造石墨烯串聯太陽能電池的新方法具有雙重優勢。首先，它可用於增強所有不同類型的目前可以使用的鈣鈦礦太陽能電池，包括在高溫下加工過的鈣鈦礦太陽能電池，但更重要的是，我們可以使用廣泛的“溶液製造方法”整合石墨烯，這是在工業上進一步部署我們的技術並交付具有石墨烯功能的大表面太陽能電池板的關鍵。
Graphene Flagship的共同作者、共同創始人Francesco Bonaccorso表示：“在Graphene Flagship背景下提出的這種創新方法是開發串聯太陽能電池的第一步，該太陽能電池的效率高於極限。多層材料將是實現這一目標的關鍵。
機械堆疊雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的性能
Graphene Flagship的能源發電工作包負責人Emmanuel Kymakis說：“在充分利用鈣鈦礦-Si串聯光伏概念之前，必須解決一些兼容性問題。這項開創性的工作表明，已經解決了裝置的整合。串聯結構中需要形態和可調節的光電特性，可導致高通量工業製造；石墨烯和相關材料可改善這些器件的性能、穩定性和可擴展性；堆疊的硅鈣鈦礦結構將成為新型石墨烯的基礎，將進行石墨烯基鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池的試生產，為打破30％的效率障礙和顯著降低平均能源成本鋪平了道路。
石墨烯旗艦產品的科學技術官兼管理小組主席Andrea C. Ferrari補充說：“自石墨烯旗艦產品開始以來，將石墨烯和相關材料應用於太陽能發電已被視為一項戰略重點。今年將建立基於石墨烯的太陽能發電場，這些新成果為該團隊在接下來的三年中努力製作定義最先進技術的面板做出了努力。”
參考文章
https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=54676.php
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.01.015
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