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讓鈣鈦礦太陽能電池變得“可用” 國內(nèi)團隊提出新策略
2024年01月15日 11:23:20
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：6216
對太陽能的廣泛運用并不代表這項技術(shù)已經(jīng)完全成熟，事實上，目前被應(yīng)用的太陽能電池或多或少的存在局限性。第一代太陽能電池單晶硅電池成本高無法實現(xiàn)平價產(chǎn)電的根本目的，第二代太陽能電池薄膜電池又存在發(fā)電效率低的重要性能缺陷。兼具能效、環(huán)保、低成本的電池成為了該領(lǐng)域一直在尋求突破的方向。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】太陽能是目前可再生能源中，人類可以熟練掌握的能源之一，而太陽能電池則是人類運用這種能源的重要媒介。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至去年8月，全國累計發(fā)電裝機容量約27.6億千瓦，其中太陽能發(fā)電裝機容量約5.1億千瓦，相當(dāng)于23個三峽電站的總裝機容量。
但對太陽能的廣泛運用并不代表這項技術(shù)已經(jīng)完全成熟，事實上，目前被應(yīng)用的太陽能電池或多或少的存在局限性。第一代太陽能電池單晶硅電池成本高無法實現(xiàn)平價產(chǎn)電的根本目的，第二代太陽能電池薄膜電池又存在發(fā)電效率低的重要性能缺陷。兼具能效、環(huán)保、低成本的電池成為了該領(lǐng)域一直在尋求突破的方向。
而在這個過程中，金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池被寄予厚望。這是一種利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換認(rèn)證效率可以達到26.1%，時毫不遜色與單晶硅電池，同時原材料豐富、無毒，是第三代太陽能電池中具有代表性的一位。但是這種電池有一個比較嚴(yán)重的缺陷——穩(wěn)定性。簡單來說，由于電池穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致其無法進行長期穩(wěn)定的工作，這與太陽能電池所需要應(yīng)對的環(huán)境相悖。甚至可以說，解決穩(wěn)定性問題，是讓鈣鈦礦太陽能電池從“新概念”變“可用”的關(guān)鍵之一。
而昆明理工大學(xué)似乎找到了突破口。據(jù)悉，昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授團隊提出了一種多齒配體增強的螯合策略。團隊采用膦酸酯修飾埋底界面，并減輕了界面殘余拉應(yīng)力，促進鈣鈦礦結(jié)晶，降低影響電池性能的界面能壘。并且該策略能夠適用于不同的鈣鈦礦組分，具有很好的普適性。
根據(jù)相關(guān)報道內(nèi)容顯示，由于顯著減少了非輻射復(fù)合和顯著提高的界面接觸，因此膦酸酯修飾的器件實現(xiàn)了24.63%的功率轉(zhuǎn)換效率，而這一成果也被媒體稱之為“空氣環(huán)境制備器件最高效率之一”。
不過這只是金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池走向?qū)嵱玫囊恍〔?，吸收層中含有可溶性重金屬鉛、理論研究還需要進一步完善等現(xiàn)階段的研究難點，都會是阻礙其普及的制約因素。但樂觀來說，從“可用”到“實用”，或許這段路并不需要走太久。
延伸閱讀：關(guān)于第三代電池面臨的挑戰(zhàn)
實際上，太陽能電池的發(fā)展根本問題集中在能量效率和產(chǎn)電成本上，第三代光伏電池綜合考慮了多重能量閾值、低成本的制備方法、豐富無毒的原材料等，許多問題也是在新材料的嘗試中發(fā)現(xiàn)的?？陀^來說，金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池只是第三代大家族中的一員，而實事求是的分析來看，幾乎每一位入選第三代的光伏電池，都有很大潛力。從長期發(fā)展來看，或許這些用來解決新電池問題的技術(shù)本身才是第三代太陽能電池中更有意義的那部分，又或者說把這些新概念電池結(jié)合起來利用才是更有可能的未來。但是能夠確定的是，第三代光伏電池的理論概念及其工藝實現(xiàn)方法是當(dāng)今光伏電池研究領(lǐng)域的熱點，同時也將是給能源帶來轉(zhuǎn)折點的一個偉大契機。
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