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探尋更穩(wěn)定的太陽能電池 光伏技術(shù)或?qū)⒂瓉硇掳l(fā)展
2024年06月14日 10:57:37
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：6677
在光伏領(lǐng)域,，鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)因其高效率、低成本和制備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)而備受矚目,，被稱作新概念太陽能電池,。然而，長(zhǎng)期以來,，其穩(wěn)定性問題一直是制約其進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化普及的障礙,。而近日，美國(guó)萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)似乎尋找到了新的突破口,。根據(jù)《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)重要研究成果,，研究團(tuán)隊(duì)成功將甲脒碘基鈣鈦礦(FAPbI3)合成為超穩(wěn)定、高品質(zhì)的光伏薄膜,。這有望為太陽能電池的穩(wěn)定性問題提供新的解決方案,。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)因其高效率,、低成本和制備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)而備受矚目,，被稱作新概念太陽能電池。然而,，長(zhǎng)期以來,，其穩(wěn)定性問題一直是制約其進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化普及的障礙,。而近日，美國(guó)萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)似乎尋找到了新的突破口,。根據(jù)《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)重要研究成果,，研究團(tuán)隊(duì)成功將甲脒碘基鈣鈦礦(FAPbI3)合成為超穩(wěn)定、高品質(zhì)的光伏薄膜,。這有望為太陽能電池的穩(wěn)定性問題提供新的解決方案,。
據(jù)了解，鈣鈦礦太陽能電池的不穩(wěn)定性主要源于其材料的吸濕性,、熱不穩(wěn)定性以及離子遷移等內(nèi)在因素,。
一方面，鈣鈦礦材料對(duì)濕度較為敏感,。在一定的濕度條件下,，周圍環(huán)境中的水分有利于鈣鈦礦薄膜的生長(zhǎng)結(jié)晶，減少薄膜中存在的缺陷,，提高薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和載流子壽命,。然而，如果鈣鈦礦薄膜暴露在高濕環(huán)境下,，水分和氧氣會(huì)促進(jìn)鈣鈦礦薄膜的分解,，從而影響其穩(wěn)定性。
另一方面,，鈣鈦礦薄膜在高溫條件下,，容易分解，改變其原有的表面形貌,，在紫外光的作用下又容易產(chǎn)生光生空穴,，催化分解鈣鈦礦層，從而影響穩(wěn)定性,。而它的工作環(huán)境又恰恰是表面溫度能夠輕易達(dá)到60攝氏度以上的強(qiáng)紫外光照環(huán)境,。
兩方面原因共同作用下，便會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工作中鈣鈦礦太陽能電池的整體效率持續(xù)大幅度下降,。萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)的成果恰恰就是解決這兩方面問題,。
研究團(tuán)隊(duì)通過在前驅(qū)體溶液中添加二維(2D)鈣鈦礦，讓這些鈣鈦礦可作為模板,，引導(dǎo)塊狀或3D鈣鈦礦的生長(zhǎng),，為晶格結(jié)構(gòu)提供額外的壓縮力和穩(wěn)定性。同時(shí),，二維鈣鈦礦在化學(xué)和結(jié)構(gòu)上都比FAPbI3更穩(wěn)定,，因此能夠有效防止電池的效率下降。
事實(shí)上,，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是如此,。在85℃的溫度下,，經(jīng)過1000多個(gè)小時(shí)運(yùn)行，F(xiàn)APbI3太陽能電池的整體效率下降幅度不到3%,。2D鈣鈦礦模板不僅提高了FAPbI3太陽能電池的效率,，還提高了電池的耐用性。此外,，該研究成果還具有降低制造成本,、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減輕太陽能電池板重量和增加靈活性的潛力,。這對(duì)于光收集或光伏技術(shù)的變革性影響不言而喻,。
而從能源產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展來看，萊斯大學(xué)的這項(xiàng)研究無疑為鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化進(jìn)程注入了新的活力,，這對(duì)于可再生能源需求不斷增長(zhǎng)的今天是有建設(shè)性意義的,。我們有理由期待，在不久的將來,，鈣鈦礦太陽能電池將成為推動(dòng)全球可再生能源發(fā)展的重要力量,。
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