下一代太陽能電池的缺陷可以通過光來治愈

:研究人員已經證明，鈣鈦礦的分子結構缺陷 - 一種可以徹底改變太陽能電池行業(yè)的材料 - 可以通過將其暴露在光線和適當的濕度下來“治愈”。

（來源：微信公眾號“光伏領跑者創(chuàng)新論壇”）

國際研究團隊在2016年證明了鈣鈦礦晶體結構的缺陷可以通過將它們暴露在光線下來治愈，但效果是暫時的。

現在，來自劍橋，麻省理工學院，牛津，巴斯和代爾夫特的擴大團隊已經證明這些缺陷可以永久愈合，這可以進一步加速廉價，高性能鈣鈦礦基太陽能電池的開發(fā)，可與硅的效率相媲美。他們的研究結果在Cell Press出版的Joule期刊上發(fā)表。

目前市場上的大多數太陽能電池都是以硅為基礎的，但由于它們生產成本高，能源密集，研究人員一直在尋找太陽能電池和其他光伏電池的替代材料。鈣鈦礦可能是這些替代品中最有前途的：它們便宜且易于生產，并且在短短幾年的發(fā)展中，鈣鈦礦在將陽光轉化為電能方面幾乎與硅一樣高效。

盡管有鈣鈦礦的潛力，但一些限制妨礙了它們的效率和一致性。鈣鈦礦的晶體結構中的微小缺陷(稱為陷阱)可能導致電子在其能量被利用之前“卡住”。電子在太陽能電池材料中移動越容易，將光子，光粒子轉換成電能的材料就越有效。

“在鈣鈦礦太陽能電池和LED中，你往往會因缺陷而失去很多效率，”Sam Stranks博士說，他是麻省理工學院和劍橋大學的瑪麗居里研究員。“我們想知道這些缺陷的起源，以便我們能夠消除這些缺陷并使鈣鈦礦更有效率?！?/p>

在2016年的一篇論文中，Stranks和他的同事們發(fā)現，當鈣鈦礦暴露在光照下時，碘離子 - 剝離電子的原子使它們攜帶電荷 - 從被照射區(qū)域遷移出來，并在此過程中掃除了大部分該地區(qū)的缺陷與它們一起。然而，這些影響雖然有希望，但是暫時的，因為當光被移除時離子遷移回到類似的位置。

在這項新研究中，該團隊制造了一種基于鈣鈦礦的設備，采用與可擴展的卷對卷工藝兼容的技術進行印刷，但在設備完成之前，它們將其暴露在光，氧和濕度下。當暴露在潮濕環(huán)境中時，鈣鈦礦通常會開始降解，但研究小組發(fā)現，當濕度水平在40%到50%之間，并且暴露限制在30分鐘時，不會發(fā)生降解。曝光完成后，沉積剩余的層以完成裝置。

當光被施加時，電子與氧結合，形成超氧化物，可以非常有效地與電子陷阱結合并防止這些陷阱阻礙電子。在伴隨的水存在下，鈣鈦礦表面也轉變成保護殼。殼涂層從表面除去了陷阱，但也鎖定了超氧化物，這意味著鈣鈦礦的性能改善現在是長壽命的。

“這是違反直覺的，但是應用濕度和光線使得鈣鈦礦太陽能電池更加發(fā)光，如果你想要高效的太陽能電池，這一特性非常重要，”現任劍橋卡文迪什實驗室的斯特蘭克斯說?！拔覀円呀浛吹桨l(fā)光效率從1%增加到89%，我們認為我們可以將它一直提升到100%，這意味著我們可以沒有電壓損失 - 但仍有許多工作要做“。

原標題:下一代太陽能電池的缺陷可以通過光來治愈