鈣鈦礦太陽能電池添加“胍”離子 轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定保持19％以上

:作為太陽能電池市場下一代后起之秀，鈣鈦礦太陽能電池雖然有著亮眼、媲美硅晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，但其目前面臨的最大挑戰(zhàn)也是轉(zhuǎn)換效率易隨著時(shí)間推移而變得不穩(wěn)定。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在找到一種元素“胍”，添加到鈣鈦礦中后可以提高電池穩(wěn)定性，讓轉(zhuǎn)換效率長時(shí)間保持在19%以上。

圖片來源：瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院

市場上，硅晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已穩(wěn)定在25%左右，于是短短幾年內(nèi)轉(zhuǎn)換效率突飛猛進(jìn)的鈣鈦礦太陽能電池便成為市場下一代光伏電池的理想選擇，其成長速度已刷新全球紀(jì)錄，尤其是有機(jī) – 無機(jī)鉛鹵鈣鈦礦能提供多功能性，可能帶來更高的轉(zhuǎn)換效率。

鈣鈦礦太陽能電池制程簡易、成本低廉，轉(zhuǎn)換效率卻可突破 20%，外界十分看好未來發(fā)展?jié)摿Γツ暝谌鹗颗e辦的世界經(jīng)濟(jì)論壇 (WEF)曾將其列為未來改變?nèi)祟惿畹?10 大科技技術(shù)之一。

只不過，鈣鈦礦材料也面臨時(shí)間壓力，它們?nèi)菀纂S著時(shí)間推移而分解出現(xiàn)問題，雖然至今也有不少實(shí)驗(yàn)將無機(jī)陽離子如銫、銣添加到鈣鈦礦中來保持高效率，但這些溶液往往難敵現(xiàn)實(shí)且昂貴，也因此鈣鈦礦電池價(jià)格仍比傳統(tǒng)矽電池還要高。

研究團(tuán)隊(duì)表示，迄今為止，科學(xué)家還沒發(fā)現(xiàn)能同時(shí)提高轉(zhuǎn)換效率又兼顧穩(wěn)定性、且更容易合成的有機(jī)陽離子，直到最近實(shí)驗(yàn)室將有機(jī)胍鹽正離子(CH6N3)引入甲基碘化鉛鈣鈦礦，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦穩(wěn)定性大增，可望成為替代品之一。

胍(guanidinium)是一種含氮的有機(jī)化合物，晶狀固體，具強(qiáng)鹼性，也稱“氨基甲脒”，可由瓜氨酸氧化制得。一般以鹽的形式使用，是有機(jī)合成(合成雜環(huán)化合物)、藥物、染料合成的中間體。

添加了胍鹽的鈣鈦礦太陽能電池在全光照測試條件下，至少持續(xù) 1,000 小時(shí)平均轉(zhuǎn)換效率都超過 19%，研究人員估計(jì)，若假設(shè)電池每天接受 6 小時(shí)日照，或平均輻照度 250Wm-2(相當(dāng)于北非環(huán)境)，這樣的穩(wěn)定性已經(jīng)相當(dāng)于 1,333天(3.7年)的實(shí)際使用情況，符合該領(lǐng)域的使用標(biāo)準(zhǔn)。雖然若要通過標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池認(rèn)證，還需經(jīng)一系列包括溫度循環(huán)和濕熱的壓力測試。

原標(biāo)題:鈣鈦礦太陽能電池添加“胍”離子，轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定保持19％