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鈣鈦礦太陽能電池壽命延至30年 可再生能源技術(shù)重要里程碑

2022-06-20 09:12:34來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：202 評論

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　　鈣鈦礦復(fù)合氧化物具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，尤其經(jīng)摻雜后形成的晶體缺陷結(jié)構(gòu)和性能，或可被應(yīng)用在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多領(lǐng)域，成為化學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦這種具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，非常適合用于太陽能電池技術(shù)。
 
　　鈣鈦礦型太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池。鈣鈦礦型太陽能電池可在室溫下制造，使用的能源比硅少得多，因此生產(chǎn)成本更低，更可持續(xù)。早期的鈣鈦礦型太陽能電池(PSC)在2009—2012年間問世，只能持續(xù)幾分鐘，2017年的紀(jì)錄是電池在室溫連續(xù)照明下工作了一年。
 
　　近段時(shí)間，美國普林斯頓大學(xué)研究人員開發(fā)出了第一個(gè)具有商業(yè)可行性的鈣鈦礦太陽能電池。研究人員對不同材料進(jìn)行了分層，以優(yōu)化光吸收，同時(shí)保護(hù)最脆弱的區(qū)域不受照射。他們在兩個(gè)關(guān)鍵成分之間開發(fā)了一層超薄的“二維覆蓋層”：吸收鈣鈦礦層和由銅鹽及其他物質(zhì)制成的荷電層。目標(biāo)是防止鈣鈦礦半導(dǎo)體在幾周或幾個(gè)月內(nèi)燒毀。
 
　　同時(shí)，他們還對這些設(shè)計(jì)進(jìn)行了數(shù)十次排列，改變幾何結(jié)構(gòu)中的微小細(xì)節(jié)及覆蓋層數(shù)，并嘗試了數(shù)十種材料組合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新設(shè)備在平均溫度約為35℃且連續(xù)照明至少5年的情況下，可發(fā)揮出80%以上的峰值效率。該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，他們的設(shè)備可在超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下運(yùn)行大約30年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過太陽能電池20年壽命的門檻。
 
　　該新設(shè)備經(jīng)久耐用，突顯了鈣鈦礦型太陽能電池的耐用潛力，還符合通用的能效標(biāo)準(zhǔn)。這是此類電池中第一個(gè)能夠與硅基電池性能相媲美的電池。并且新技術(shù)的開發(fā)并不意味著鈣鈦礦型太陽能電池將在很大程度上取代硅設(shè)備，而是對舊技術(shù)的補(bǔ)充，從而使太陽能電池板更便宜、更高效、更耐用，并將太陽能擴(kuò)展到現(xiàn)代生活中更多新領(lǐng)域。
 
　　(資料來源：科技日報(bào))
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