美國(guó)研發(fā)低成本的工業(yè)有機(jī)涂料制備

導(dǎo)讀美國(guó)科學(xué)家設(shè)想了一種新的方法，將一種低成本的有機(jī)顏料應(yīng)用到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中。這項(xiàng)新技術(shù)據(jù)稱能將設(shè)備的效率提高約1．2％，并改善電池的穩(wěn)定性。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中使用了一種名為喹吖啶酮（QA）的低成本工業(yè)有機(jī)顏料作為表面鈍化劑，以提高其穩(wěn)定性和效率。

與此同時(shí)，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家使用了帶有兩個(gè)噴嘴的機(jī)器人設(shè)備來(lái)快速生產(chǎn)鈣鈦礦薄膜。通過(guò)這些薄膜，他們制造出鈣鈦礦電池和組件的效率分別為18％和15．5％。他們認(rèn)為，這種技術(shù)可以生產(chǎn)鈣鈦礦模塊，每平方英尺的成本約為0．25美元。

該美國(guó)組織指出，質(zhì)量保證（QA）是一種廣泛用于紅色涂料和化妝品的工業(yè)有機(jī)顏料，在空氣中穩(wěn)定、無(wú)毒，每公斤售價(jià)僅為0．50美元左右。該顏料的超分子結(jié)構(gòu)賦予它良好的物理化學(xué)性質(zhì)，包括高的抗光和熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的載流子遷移率。

通過(guò)紡絲包衣－退火工藝將該顏料應(yīng)用于鹵化物甲基鉛碘（MAPbI3）薄膜。研究合著者馬碧武說(shuō)“太陽(yáng)能電池在沒(méi)有色素層的情況下效率為18．9％，有了它，這個(gè)數(shù)字上升到了21．1％?！?/p>

此外，科學(xué)家表示由于有了新的色素層，該細(xì)胞在環(huán)境條件下1000小時(shí)后仍能保持90％的初始效率。他們進(jìn)一步解釋說(shuō)“通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液處理和熱退火添加不溶性色素層也會(huì)使細(xì)胞疏水性，這意味著水不能停留在細(xì)胞表面?！盦A層的能量水平使級(jí)聯(lián)、定向空穴從鈣鈦礦轉(zhuǎn)移到空穴傳輸層，同時(shí)抑制電子轉(zhuǎn)移，這分別提高了空穴提取效率和降低了電荷重組。

疏水性被認(rèn)為是薄膜和太陽(yáng)能電池本身的高穩(wěn)定性的原因。學(xué)者們總結(jié)道“這項(xiàng)工作表明，用低溶解度工業(yè)顏料對(duì)鹵化物鈣鈦礦薄膜進(jìn)行表面鈍化是解決鈣鈦礦太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題的一種有前途的策略?！?/p>

本文介紹了低成本的工業(yè)有機(jī)涂料制備的高效、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的涂料及其涂裝工藝，并發(fā)表在Angewandte Chemie上。

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