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小技巧解決鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大問(wèn)題

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1264次  |  2019年04月25日  

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池比傳統(tǒng)的硅電池便宜,它們能夠?qū)⑻?yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的效率迅速增加。但要在商業(yè)上可行的話,就需要將實(shí)驗(yàn)室里的產(chǎn)品尺寸擴(kuò)大。


由于采用了新的制造方法,科學(xué)家們已經(jīng)在面積大于一平方厘米鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池上獲得超過(guò)15%的能量轉(zhuǎn)換。


研究人員報(bào)告了鈣鈦礦型電池的效率高于20%,可以媲美傳統(tǒng)硅電池。但那些高效率的鈣鈦礦型電池僅十分之一個(gè)平方厘米,只適用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,如果當(dāng)太陽(yáng)能電池板使用則太小了。


布朗大學(xué)工程學(xué)教授NitinPadture說(shuō),但是通過(guò)改進(jìn)處理后,一個(gè)平方厘米以上的電池獲得15%的效率上是可行的,這已經(jīng)是真正的進(jìn)步。


Padture說(shuō),在更大的鈣鈦礦電池如何保持高效已被證明是一個(gè)挑戰(zhàn),“鈣鈦礦的問(wèn)題是,當(dāng)你嘗試用傳統(tǒng)的方法做出了較大的太陽(yáng)能膜時(shí),低效率的缺陷就會(huì)暴露。”

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鈣鈦礦電池之前的制造工藝是由Padture實(shí)驗(yàn)室一名研究生周媛媛(查找不到原名,采用音譯,下同)建立的,鈣鈦礦前體溶解在溶劑中溶解然后沉淀在基底上。然后將基底浸泡在第二溶劑(稱為反溶劑),其作用是選擇性地把前體的溶劑溶解掉,剩下的就是鈣鈦礦晶體產(chǎn)生的超光滑的膜。


這項(xiàng)新的研究,發(fā)表在先進(jìn)材料雜志上,周媛媛(音譯)和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室博士后研究員楊孟錦(音譯),通過(guò)一種小技巧找到了加大鈣鈦礦晶體尺寸的方法。方法是添加過(guò)量的有機(jī)前體,粘在小的鈣鈦礦晶體上,通過(guò)加熱將它們擴(kuò)大,并通過(guò)熱處理把過(guò)多的有機(jī)前體處理掉。


“溶劑法確保完整的覆蓋性和均勻性,”Padture說(shuō)。“通過(guò)覆蓋后,我們?cè)黾恿司w的尺寸,這使我們產(chǎn)生了缺陷更少,效率更高的薄膜。”


在這個(gè)最新的產(chǎn)品達(dá)到了15%的效率是一個(gè)良好的開(kāi)端,Padture說(shuō),但仍有提升空間。研究人員使用這個(gè)或類似方法最終有希望讓大電池能達(dá)到20%至25%的效率。


這項(xiàng)工作得到了美國(guó)能源署和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助。

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