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UCLA團隊找到了維持鈣鈦礦太陽能電池長期效能穩(wěn)定的好方法
日期:2022-03-17   [復(fù)制鏈接]
責任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近年來,鈣鈦礦材料正迅速成為太陽能領(lǐng)域的一種熱門候選材料。不過它的主要缺點之一,就是容易在陽光直射下被分解。好消息是,加州大學洛杉磯分校(UCLA)的一支研究團隊,剛剛介紹了一種可用于鈣鈦礦光伏面板的新涂層,特點是能夠提升其在陽光下的穩(wěn)定性。

樣品照片(來自:UCLA / Shaun Tan)

由近日發(fā)表于《自然》(Nature)雜志上的文章可知,UCLA 研究人員找到了問題發(fā)生的根本原因,并提出了可落實于制造過程中的簡單應(yīng)用解決方案。
長期以來,硅基材料一直在太陽能電池領(lǐng)域占據(jù)相當高的地位,鮮有材料能夠與之在效率、耐用性、成本等方面相媲美。
不過近年,隨著金屬鹵化物研究的崛起,鈣鈦礦正迅速成長為一個它的一個有力競爭對手 —— 除了效率接近于硅基材料,它還更加輕便、靈活、以及低成本。

然而鈣鈦礦材料的一大問題,就是容易在陽光直射下被分解,因而效率也會隨著時間的推移而降低。

此前有研究人員嘗試添加大分子、舊顏料、由毛發(fā)制成的碳納米點、二維添加劑、辣椒化合物、甚至運用了量子點技術(shù),來試圖挽救鈣鈦礦太陽能電池的耐久性問題。

慶幸的是,UCLA 團隊已經(jīng)找到了鈣鈦礦材料發(fā)生分解的幕后機制。諷刺的是,這一現(xiàn)象竟然源于旨在修復(fù)缺陷、并提高其效率的表面處理工藝。

據(jù)悉,該過程涉及在表面涂上一層有機離子,但研究團隊發(fā)現(xiàn)了這么做的弊端 —— 攜帶能量的電子,會聚集在鈣鈦礦光伏面板的表面上。

更糟糕的是,這種情況又會反過來破壞鈣鈦礦原子的排列,最終導(dǎo)致其隨著時間的推移而被分解。

有鑒于此,UCLA 團隊想到了在表面處理流程中,為其配上正負離子對來解決這個問題。

這么做不僅有助于保持表面的中性和穩(wěn)定,還不會對原始的缺陷預(yù)防處理工藝造成干擾。

為檢驗新涂層工藝的效果,研究人員在全天候的強光環(huán)境下,對改進后的鈣鈦礦太陽能電池板展開了模擬加速老化測試。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),新技術(shù)可讓鈣鈦礦光伏面板在 2000 小時后,仍維持高達 87% 的轉(zhuǎn)化效率。而未經(jīng)處理的對照組,則會下滑至 65% 。

最后,研究合著者 Shaun Tan 表示:“我們的鈣鈦礦太陽能電池,達成了目前已知最穩(wěn)定的高效率”。

與此同時,UCLA 團隊還奠定了新的基礎(chǔ)知識,讓社區(qū)可在此基礎(chǔ)上進一步開發(fā)和改進這項多位面的技術(shù),以推動更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的設(shè)計。

原標題:UCLA團隊找到了維持鈣鈦礦太陽能電池長期效能穩(wěn)定的好方法
 
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來源:cnBeta
 
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