鈣鈦礦太陽能電池壽命延至30年 可再生能源技術重要里程碑
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】鈣鈦礦復合氧化物具有獨特的晶體結(jié)構(gòu)，尤其經(jīng)摻雜后形成的晶體缺陷結(jié)構(gòu)和性能，或可被應用在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多領域，成為化學、物理和材料等領域的研究熱點。鈣鈦礦這種具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的半導體，非常適合用于太陽能電池技術。
鈣鈦礦型太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池。鈣鈦礦型太陽能電池可在室溫下制造，使用的能源比硅少得多，因此生產(chǎn)成本更低，更可持續(xù)。早期的鈣鈦礦型太陽能電池(PSC)在2009—2012年間問世，只能持續(xù)幾分鐘，2017年的紀錄是電池在室溫連續(xù)照明下工作了一年。
近段時間，美國普林斯頓大學研究人員開發(fā)出了第一個具有商業(yè)可行性的鈣鈦礦太陽能電池。研究人員對不同材料進行了分層，以優(yōu)化光吸收，同時保護最脆弱的區(qū)域不受照射。他們在兩個關鍵成分之間開發(fā)了一層超薄的“二維覆蓋層”：吸收鈣鈦礦層和由銅鹽及其他物質(zhì)制成的荷電層。目標是防止鈣鈦礦半導體在幾周或幾個月內(nèi)燒毀。
同時，他們還對這些設計進行了數(shù)十次排列，改變幾何結(jié)構(gòu)中的微小細節(jié)及覆蓋層數(shù)，并嘗試了數(shù)十種材料組合。實驗結(jié)果顯示，新設備在平均溫度約為35℃且連續(xù)照明至少5年的情況下，可發(fā)揮出80%以上的峰值效率。該團隊預計，他們的設備可在超過行業(yè)標準的情況下運行大約30年，遠遠超過太陽能電池20年壽命的門檻。
該新設備經(jīng)久耐用，突顯了鈣鈦礦型太陽能電池的耐用潛力，還符合通用的能效標準。這是此類電池中第一個能夠與硅基電池性能相媲美的電池。并且新技術的開發(fā)并不意味著鈣鈦礦型太陽能電池將在很大程度上取代硅設備，而是對舊技術的補充，從而使太陽能電池板更便宜、更高效、更耐用，并將太陽能擴展到現(xiàn)代生活中更多新領域。
(資料來源：科技日報)
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