研究證明鈣鈦礦太陽能電池可以吸收熱量同時保持效率

:具有晶體結(jié)構(gòu)和有前途的電光性能的鈣鈦礦可能是制造下一代低成本，高效，輕便和柔性太陽能電池的有效成分。

目前硅太陽能電池的最大問題是太陽能轉(zhuǎn)化效率比較低，實驗室中最好的硅太陽能電池的效率約為26％，而商用電池的效率約為15％。這意味著更大的系統(tǒng)對于產(chǎn)生給定的電量是必要的，而更大的系統(tǒng)意味著更高的成本。

研究人員正在尋找提高效率和降低成本的新方法?？梢詫⑿侍岣叨噙_50％的一個想法是一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將兩種類型的電池彼此堆疊，每種電池使用太陽光譜的不同部分來發(fā)電。

研究人員最近開始將有機-無機鈣鈦礦混合材料視為硅電池的良好串聯(lián)伙伴。鈣鈦礦型電池的效率接近25％，具有互補的帶隙，可以非常?。▋H百萬分之一米），并且可以輕松地沉積在硅上。不過研究人員也了解到，那些混合鈣鈦礦太陽能電池在暴露于高溫時會破裂。

當嘗試將太陽能電池板放置在日照充足的地方時，這就是一個問題，在美國西南，澳大利亞，中東和印度等地，如炎熱干燥的沙漠。這些地方的環(huán)境溫度可能達到華氏120至130華氏度，太陽能電池溫度可能達到華氏200度。

美國愛荷華州立大學的工程師在一個由美國國家科學基金會部分資助的項目中，找到了一種方法，可以利用鈣鈦礦的有用特性，同時在高溫下穩(wěn)定電池性能。他們最近在科學期刊《American Chemical Society Applied Energy Materials》在線發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

該論文的第一作者Harshavardhan Gaonkar說：“在鈣鈦礦型太陽能電池材料的商業(yè)化和更清潔，更綠色的未來中，這些結(jié)果令人鼓舞。

該論文的通訊作者Dalal說，新的太陽能電池技術(shù)有兩個關(guān)鍵發(fā)展：首先，工程師對鈣鈦礦材料的成分進行了一些調(diào)整。他們消除了材料中的有機成分，特別是陽離子，具有額外質(zhì)子和正電荷的材料以及取代的無機材料（例如銫）。這使材料在高溫下穩(wěn)定。其次，他們開發(fā)了一種制造技術(shù)，一次可將鈣鈦礦材料構(gòu)建成一層薄薄的層（厚度僅為數(shù)十億分之一米）。這種氣相沉積技術(shù)是一致的，不會留下任何污染物，并且已經(jīng)在其他行業(yè)中使用，因此可以擴大規(guī)模以用于商業(yè)生產(chǎn)。

Gaonkar說：“我們的鈣鈦礦太陽能電池即使在200攝氏度（390華氏度）下持續(xù)三天也沒有熱降解，溫度遠高于太陽能電池在現(xiàn)實環(huán)境中所能承受的溫度?！?/p>

然后Dalal進行了一些比較和對比：“這比有機-無機鈣鈦礦電池要好得多，后者在此溫度下會完全分解。因此，這是該領(lǐng)域的一項重大進展?！?/p>

該論文報道了新型無機鈣鈦礦太陽能電池的光轉(zhuǎn)換效率為11.8％。這意味著工程師還有更多工作要做。

Dalal說：“我們現(xiàn)在正在嘗試優(yōu)化這種電池，我們希望使其更有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。我們還有很多研究要做，但是我們認為可以通過使用新的材料組合來達到目標?！崩?，工程師用溴代替了鈣鈦礦材料中常見的碘。這使得電池對水分的敏感性降低，解決了標準雜化鈣鈦礦的另一個問題。但是，這種替代改變了電池的性能，降低了效率以及它們與硅電池串聯(lián)工作的性能。

因此，調(diào)整和試驗還將繼續(xù)。

論文標題為《Thermally Stable, Efficient, Vapor Deposited Inorganic Perovskite Solar Cells》。

原標題:研究證明鈣鈦礦太陽能電池可以吸收熱量同時保持效率