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科學家發現新方法或將鈣鈦礦太陽能電池技術的研發推向新階段

2020-10-21    來源:中國節能網
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[ 導讀 ]:澳大利亞的科學家們偶然發現了解決其中一個關鍵原因的方法,他們發現可以利用高強度光來避免通常困擾電池性能的變形。
當涉及到下一代太陽能電池時,鈣鈦礦已成為一種令人興奮的材料,但它們并非沒有問題。雖然它們在效率上可能有很大的飛躍,但事實證明,保持電池的所有元素穩定和工作秩序是一項具有挑戰性的任務。澳大利亞的科學家們偶然發現了解決其中一個關鍵原因的方法,他們發現可以利用高強度光來避免通常困擾電池性能的變形。

鈣鈦礦太陽能電池之所以被視為如此有前景,是因為它們在轉換效率方面很快就能與傳統太陽能電池相媲美。經過10年左右的發展,這些電池的效率已經超過20%,在同時采用硅和鈣鈦礦的串聯設計中,效率甚至高達27.7%。

這項新研究的重點是一種利用被稱為混合鹵化物鈣鈦礦的一類材料制成的鈣鈦礦太陽能電池,與之前的設計相比,這種材料具有更好的耐濕性和高溫性等,被譽為光伏領域的 "范式轉變"。但混合鹵化物鈣鈦礦也并非沒有穩定性問題,經常會遇到所謂的光誘導相分離。

當光線(包括陽光)照射到電池上,并破壞其精巧排列的元素時,就會發生相分離。這反過來又會影響電池吸收光線的能力,從而影響其性能??紤]到混合鹵化物鈣鈦礦的潛力,人們在了解這種由光引起的相分離的原因以及潛在的解決方案方面做了很多努力。而恰好,這個新突破背后的團隊可能意外地找到了一個。

“這是那些不尋常的發現之一,你有時會聽到科學中的發現,”來自墨爾本大學的研究作者Chris Hall說。“我們當時正在進行測量,尋找其他的東西,然后我們遇到了這個過程,當時看起來很奇怪。然而,我們很快意識到這是一個重要的觀察結果。”

該團隊發現,通過將混合鹵化物鈣鈦礦電池置于一定劑量的高強度光下,它們可以中和通常會對其底層離子晶格結構產生的應變。這些應變沒有引發關鍵元素的分離,高強度的光反而使它們融合在一起,完全避免了致命的變形。

“在正常的晴天,強度太低,這些變形還是局部的,”來自悉尼大學的合著者Stefano Bernardi博士解釋道。“但如果你找到一種方法將激勵增加到某個閾值以上,例如使用太陽能聚光器,那么分離現象就會消失。”

究竟如何將這種功能融入到鈣鈦礦太陽能電池中還有待觀察,但研究人員將這些發現描述為意義重大,并認為現在艱苦的工作已經過去了。Hall說:“我們已經完成了基礎工作,下一步就是將其投入到設備中。”
 
 
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