太阳能电池技术前景光明

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利用来自太阳的能量,它从太阳系的中心发出巨大的能量,是实现可持续能源供应的关键目标之一。

光能可以被称为太阳能电池的电设备直接转化为电能。迄今为止,大多数太阳能电池都是由硅材料制成的,硅是一种很好的吸收光的材料。但是硅板的生产成本很高。

科学家们一直在研究钙钛矿结构的替代物。真正的钙钛矿是一种在地球中发现的矿物,它是由钙、钛和氧在特定的分子排列中组成的。具有相同晶体结构的材料称为钙钛矿结构。

太阳能电池技术前景光明钙钛矿结构很好地作为太阳能电池的光收集活性层,因为它们有效地吸收光,但是比硅便宜得多。它们也可以使用相对简单的设备集成到设备中。例如,它们可以溶解在溶剂中并直接喷涂到基底上。

由钙钛矿结构制成的材料可能会使太阳能电池器件发生革命性的变化,但是它们有一个严重的缺陷:它们经常非常不稳定,暴露在热下会变质。这阻碍了他们的商业潜力。

由亚冰奇教授领导的冲绳科学技术研究所(OIST)能源材料和表面科学单位开发了一种新的钙钛矿材料的装置,其稳定、高效、生产成本相对较低,为其在工业中的应用铺平了道路。明天的太阳能电池他们的工作最近发表在《高级能源材料》上。博士后贾亮博士和宗浩柳博士对这项工作做出了重大贡献。

WPA6060602IMG这种材料具有几个关键特征。首先,它是完全无机的——一个重要的转变,因为有机成分通常不耐热,在热下降解。由于太阳能电池在太阳下会变得非常热,所以热稳定性是至关重要的。通过用无机材料替换有机部件,研究人员使钙钛矿太阳能电池更加稳定。

“在曝光300小时后,太阳能电池几乎没有变化,”宗浩柳博士说。

然而,所有无机钙钛矿太阳能电池往往比有机-无机杂化材料具有更低的光吸收。这是第二个特征:OIST研究人员用锰掺杂他们的新细胞,以提高它们的性能。锰改变了材料的晶体结构,提高了其光捕集能力。

太阳能电池技术前景光明“就像当你把盐添加到一个盘子里来改变它的味道一样,当我们加入锰时,它改变了太阳能电池的特性,”刘说。

第三,在这些太阳能电池中,在太阳能电池和外部导线之间传输电流的电极是由碳制成的,而不是通常的金。这样的电极更便宜,更容易生产,部分原因是它们可以直接印刷到太阳能电池上。另一方面,制造金电极需要高温和专业设备,如真空室。

在钙钛矿太阳能电池作为硅太阳能电池作为商业上可行之前,仍有许多挑战需要克服。例如,虽然钙钛矿太阳能电池可以持续一到两年,硅太阳能电池可以工作20年。

齐和他的同事们继续致力于这些新电池的效率和耐用性,并正在开发制造商业规模的新工艺。考虑到自从2009第一次钙钛矿太阳能电池问世以来,这项技术发展得多么迅速,这些新细胞的前景是光明的。

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