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  • 全新溶劑使3D/2D雙層鈣鈦礦光伏電池更穩定更高效

    作者:佚名 來源:《科學》 時間:2022-09-30 18:25 閱讀:118 [投稿]
    工程師開發了一種方法,有望生產穩定、高效的雙層鈣鈦礦太陽能電池,因為他們找到了合適的溶劑設計,可以在不破壞底層3D層的情況下應用2D鈣鈦礦電池頂層。

    長期以來,太陽能電池一直是全球可再生能源愿景的一部分,但目前市場上的太陽能電池大多使用硅作為材料,這使得它們的造價相對較高。這就是金屬鹵化物鈣鈦礦出現的原因。這種晶體結構不僅能將光轉化為電能,成本也比硅基光伏電池低得多。

    此外,基于鈣鈦礦的太陽能電池可以用剛性和柔性的基材制作,因此除了價格便宜之外,它們還可以更輕更靈活。

    然而,由于其在效率、壽命等方面不如傳統的太陽能電池,當前鈣鈦礦電池還無法將后者取代。

    現在,美國萊斯大學(Rice University)的工程師開發了一種方法,有望生產穩定、高效的雙層鈣鈦礦太陽能電池,因為他們找到了合適的溶劑設計,可以在不破壞底層3D層的情況下應用2D鈣鈦礦電池頂層。

    研究人員Aditya Mohite說,“2D的鈣鈦礦吸收藍色和可見的光子,3D的鈣鈦礦吸收近紅外。當兩層材料相同時,制作溶液處理雙分子層從根本上是具有挑戰性的。問題是它們溶于同一種溶劑。當你把2D層放在3D層上時,溶劑會破壞底層。但我們的新方法解決了這個問題!

    根據科學家們的說法,要找到一種溶劑,使鈣鈦礦電池表面覆蓋2D層,而不破壞底部的3D層,關鍵是要平衡溶劑本身的兩種特性。他們解釋稱,“如果你發現它們之間的相關性,你會發現大約有四種溶劑可以溶解鈣鈦礦,并在不破壞3D層的情況下包裹它們!


    據悉,這款新型3D/2D太陽能電池的厚度約為1微米,不包括玻璃基板,轉換效率高達24.5%。在測試中,當這些電池暴露在100%陽光下超過2000小時后,甚至沒有1%的降解。研究人員表示,他們的方法可以促進鈣鈦礦層的發展,具有“巨大的控制力”。

    Mohite說,“這使得我們不僅可以控制太陽能電池,還可以控制光電設備和LED的電荷和能量流動!

    研究人員們還表示,他們預計這種新型電池將用于綠色氫氣生產、離網太陽能應用、無人機和光伏建筑一體化(BIPV)。

    這項研究成果已于近期發表在了《科學》雜志上。

    相關鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7652

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