小技巧解決鈣鈦礦太陽能電池大問題

鈣鈦礦太陽能電池比傳統(tǒng)的硅電池便宜，它們能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為電能的效率迅速增加。但要在商業(yè)上可行的話，就需要將實驗室里的產(chǎn)品尺寸擴大。

由于采用了新的制造方法，科學(xué)家們已經(jīng)在面積大于一平方厘米鈣鈦礦型太陽能電池上獲得超過15%的能量轉(zhuǎn)換。

研究人員報告了鈣鈦礦型電池的效率高于20%，可以媲美傳統(tǒng)硅電池。但那些高效率的鈣鈦礦型電池僅十分之一個平方厘米，只適用于實驗室測試，如果當太陽能電池板使用則太小了。

布朗大學(xué)工程學(xué)教授Nitin Padture說，但是通過改進處理后，一個平方厘米以上的電池獲得15%的效率上是可行的，這已經(jīng)是真正的進步。

Padture說，在更大的鈣鈦礦電池如何保持高效已被證明是一個挑戰(zhàn)，“鈣鈦礦的問題是，當你嘗試用傳統(tǒng)的方法做出了較大的太陽能膜時，低效率的缺陷就會暴露。”

鈣鈦礦電池之前的制造工藝是由Padture實驗室一名研究生周媛媛(查找不到原名，采用音譯，下同)建立的，鈣鈦礦前體溶解在溶劑中溶解然后沉淀在基底上。然后將基底浸泡在第二溶劑(稱為反溶劑)，其作用是選擇性地把前體的溶劑溶解掉，剩下的就是鈣鈦礦晶體產(chǎn)生的超光滑的膜。

這項新的研究，發(fā)表在先進材料雜志上，周媛媛(音譯)和國家可再生能源實驗室博士后研究員楊孟錦(音譯)，通過一種小技巧找到了加大鈣鈦礦晶體尺寸的方法。方法是添加過量的有機前體，粘在小的鈣鈦礦晶體上，通過加熱將它們擴大，并通過熱處理把過多的有機前體處理掉。

“溶劑法確保完整的覆蓋性和均勻性，”Padture說。“通過覆蓋后，我們增加了晶體的尺寸，這使我們產(chǎn)生了缺陷更少，效率更高的薄膜。”

在這個最新的產(chǎn)品達到了15%的效率是一個良好的開端，Padture說，但仍有提升空間。研究人員使用這個或類似方法最終有希望讓大電池能達到20%至25%的效率。

這項工作得到了美國能源署和美國國家科學(xué)基金會的資助。