鈣鈦礦薄膜開(kāi)裂后壓壓就能愈合？什么神仙材料！

:一項(xiàng)發(fā)表在材料學(xué)報(bào)上的新的研究發(fā)現(xiàn)，盡管鈣鈦礦薄膜容易開(kāi)裂，但這些裂縫可以通過(guò)壓縮或稍微加熱而很容易獲得愈合。這為光伏電池技術(shù)中用鈣鈦礦電池代替晶硅電池提供了又一良好基礎(chǔ)。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“光伏測(cè)試網(wǎng)”ID：TestPV）

鈣鈦礦是一種常見(jiàn)的晶體材料，2009年，日本科學(xué)家Tsutomu Miyasaka率先將鈣鈦礦材料用于染料敏化太陽(yáng)能電池作為吸光材料，采用CH3NH3PbI3敏化TiO2陽(yáng)光極和液態(tài)I3-/I-電解質(zhì)獲得了3.8%的光電轉(zhuǎn)化效率。而后，科學(xué)家們對(duì)鈣鈦礦材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，短短10年內(nèi)，鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率獲得飛速提升，已達(dá)到29.15%，2020年，鈣鈦礦電池也即將要走向商業(yè)化生產(chǎn)。

鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池成本僅為硅的一小部分，能有效降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本。除此鈣鈦礦還可以制成半透明的、柔性的薄膜，能為發(fā)電窗或帳篷或背包中提供的輕質(zhì)、柔性的光伏組件。

一直以來(lái)鈣鈦礦非常脆弱，容易開(kāi)裂是它的一大缺點(diǎn)。

然而研究表明，它也極易被修復(fù)，鈣鈦礦薄膜的裂縫可以通過(guò)壓縮或中熱來(lái)愈合。

研究人員在塑料襯底上沉積了鈣鈦礦薄膜，然后通過(guò)彎曲基片向鈣鈦礦薄膜施加拉力，同時(shí)使用掃描電子顯微鏡(SEM)檢測(cè)裂紋。一旦薄膜破裂，研究人員就會(huì)將基片向相反的方向彎曲，看看壓應(yīng)力是否能修復(fù)這些裂縫。

果然，掃描電鏡顯示裂紋已經(jīng)消失了，為了確保裂縫完全愈合而不是僅僅隱藏，研究人員使用了一種叫做X射線衍射的技術(shù)：通過(guò)測(cè)量材料原子晶格的大小，這項(xiàng)技術(shù)可以揭示以前的裂紋區(qū)域現(xiàn)在是否能夠承受機(jī)械載荷（裂縫愈合的標(biāo)志），試驗(yàn)也表明裂紋完全愈合。

同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，熱對(duì)愈合裂縫同樣有效。以材料科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)衡量，100攝氏度溫度的溫和加熱足以完全治愈鈣鈦礦薄膜中的裂縫。

該項(xiàng)研究對(duì)鈣鈦礦光伏電池走向商業(yè)化有重要意義。

鈣鈦礦材料近年來(lái)逐步解決了很多問(wèn)題：穩(wěn)定性方面，鈣鈦礦光伏電池的光誘導(dǎo)降解參數(shù)已經(jīng)通過(guò)了超過(guò)1，000小時(shí)的生命周期測(cè)試(新技術(shù)的光伏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，其中有些甚至高達(dá)10，000小時(shí)；與機(jī)械耐久性、外加電壓加熱以及電流-電壓行為有關(guān)的其他穩(wěn)定性問(wèn)題在測(cè)試過(guò)程中也同樣被解決；鈣鈦礦組件結(jié)構(gòu)是一種最常見(jiàn)的甲基銨鉛鹵化物，然而鈣鈦礦電池鉛的用量很小，一塊鈣鈦礦電池組件僅含2g鉛，相比之下，平均一塊晶硅板含鉛量達(dá)16g，能客觀回應(yīng)對(duì)于鈣鈦礦穩(wěn)定性毒性不利于商業(yè)化生產(chǎn)的不實(shí)消息。

目前有關(guān)鈣鈦礦電池的研究仍在繼續(xù)，隨著各項(xiàng)阻礙的一一突破，相信其邁向商業(yè)化生產(chǎn)指日可待。

原標(biāo)題:鈣鈦礦薄膜開(kāi)裂后壓壓就能愈合？什么神仙材料！