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UCLA團(tuán)隊(duì)找到了維持鈣鈦礦太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期效能

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-02-21 12:35:56    瀏覽次數(shù):92
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近年來(lái),鈣鈦礦材料正迅速成為太陽(yáng)能領(lǐng)域的一種熱門(mén)候選材料。不過(guò)它的主要缺點(diǎn)之一,就是容易在陽(yáng)光直射下被分解。好消息是,加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的一支研究團(tuán)隊(duì),剛剛介紹了一種可用于鈣鈦礦光伏面板的新涂

近年來(lái),鈣鈦礦材料正迅速成為太陽(yáng)能領(lǐng)域的一種熱門(mén)候選材料。不過(guò)它的主要缺點(diǎn)之一,就是容易在陽(yáng)光直射下被分解。好消息是,加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的一支研究團(tuán)隊(duì),剛剛介紹了一種可用于鈣鈦礦光伏面板的新涂層,特點(diǎn)是能夠提升其在陽(yáng)光下的穩(wěn)定性。

樣品照片(來(lái)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(wèn)題發(fā)生的根本原因,并提出了可落實(shí)于制造過(guò)程中的簡(jiǎn)單應(yīng)用解決方案。

長(zhǎng)期以來(lái),硅基材料一直在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域占據(jù)相當(dāng)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(guò)近年,隨著金屬鹵化物研究的崛起,鈣鈦礦正迅速成長(zhǎng)為一個(gè)它的一個(gè)有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(wèn)題,就是容易在陽(yáng)光直射下被分解,因而效率也會(huì)隨著時(shí)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(diǎn)、二維添加劑、辣椒化合物、甚至運(yùn)用了量子點(diǎn)技術(shù),來(lái)試圖挽救鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的耐久性問(wèn)題。

慶幸的是,UCLA 團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了鈣鈦礦材料發(fā)生分解的幕后機(jī)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(guò)程涉及在表面涂上一層有機(jī)離子,但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了這么做的弊端 —— 攜帶能量的電子,會(huì)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(huì)反過(guò)來(lái)破壞鈣鈦礦原子的排列,最終導(dǎo)致其隨著時(shí)間的推移而被分解。

有鑒于此,UCLA 團(tuán)隊(duì)想到了在表面處理流程中,為其配上正負(fù)離子對(duì)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

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

為檢驗(yàn)新涂層工藝的效果,研究人員在全天候的強(qiáng)光環(huán)境下,對(duì)改進(jìn)后的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板展開(kāi)了模擬加速老化測(cè)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(shí)后,仍維持高達(dá) 87% 的轉(zhuǎn)化效率。而未經(jīng)處理的對(duì)照組,則會(huì)下滑至 65% 。

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

與此同時(shí),UCLA 團(tuán)隊(duì)還奠定了新的基礎(chǔ)知識(shí),讓社區(qū)可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和改進(jìn)這項(xiàng)多位面的技術(shù),以推動(dòng)更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)。

 
(文/小編)
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