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科學家發現新方法或將鈣鈦礦太陽能電池技術的研發推向新階段



根據國外媒體《新地圖集》的報導,談到下一代太陽能電池,鈣鈦礦已成為令人興奮的材料,但並非並非沒有問題。 儘管它們的效率可能有很大的飛躍,但事實證明,保持電池的所有元素穩定和正常工作是一項艱鉅的任務。澳大利亞的科學家偶然發現了解決其中一個關鍵原因的方法。 他們發現高強度光可以用來避免通常困擾電池性能的失真。

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鈣鈦礦太陽能電池之所以如此有前途,是因為它們的轉換效率很快將可與傳統太陽能電池媲美。 經過約10年的發展,這些電池的效率已超過20%。 在同時使用矽和鈣鈦礦的串聯設計中,效率甚至高達27.7%。

這項新研究的重點是由一種稱為混合鹵化物鈣鈦礦的材料製成的鈣鈦礦太陽能電池,它比以前的設計具有更好的耐濕性和高溫性,等等。在光伏領域被稱為“範式轉變” 。 但是混合鹵化物鈣鈦礦並非沒有穩定性問題,並且經常遇到所謂的光誘導相分離。

當光(包括太陽光)照射到電池並破壞其精緻排列的元件時,就會發生相分離。 這反過來會影響電池吸收光的能力,從而影響其性能。 考慮到混合鹵化物鈣鈦礦的潛力,已經做出了許多努力來理解這種光誘導的相分離的原因和潛在的解決方案。 碰巧這種新突破背後的團隊可能會偶然找到一個。

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墨爾本大學的研究作者克里斯·霍爾說:“這是那些不尋常的發現之一,您有時會聽到有關科學方面的發現。” “我們正在測量,尋找其他東西,然後我們遇到了這個過程,當時看起來很奇怪。但是,我們很快意識到這是一個重要的發現。”

該小組發現,通過將混合鹵化物鈣鈦礦細胞暴露於一定劑量的高強度光下,它們可以中和通常由其下層的離子晶格結構引起的應變。 這些應變並沒有導致關鍵元素的分離,但是高強度的光線使它們融合在一起,完全避免了致命的變形。

“在正常的晴天,強度太低,並且這些變形仍然是局部的,”悉尼大學的斯特凡諾·貝納迪博士合著。 “但是,如果您找到一種將激發光提高到一定閾值以上的方法,例如使用太陽能集中器,那麼分離現象將消失。”

如何將這種功能整合到鈣鈦礦太陽能電池中還有待觀察,但研究人員認為這些發現意義重大,並認為艱苦的工作已經結束。 霍爾說:“我們已經完成了基礎工作,下一步就是將其放入設備中。”

該研究發表在《自然材料》雜誌上。