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日本研发无机钙钛矿太阳能电池,解决电池遇热衰退难题
2018月05月08日 发布 分类:技术前沿 点击量:309
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日本冲绳科技技术大学院(OIST)近日成功研发新型无机钙钛矿电池,可望降低太阳光电成本与解决钙钛矿电池遇热降解挑战,并同时满足高效率与稳定性等要求。

 

 

钙钛矿电池是一种新兴的太阳能电池,与目前市占率最高的硅晶电池相比,其光电转化效率高,成本更便宜,更可溶解在溶液中,再喷涂到基材上。但钙钛矿太阳能电池存在热稳定性跟遇热劣化(长时间日照曝晒后光转换效率下降)在等难题,因此推广应用上存在困难。

 

钙钛矿电池热稳定差是由于其中的有机材料通常不耐热,遇热容易衰退,根据《Advanced Energy Materials》的研究,该团队研发的新型电池对此作出了重大改变,以无机材料替代了有机材料,让钙钛矿太阳能电池更加稳定。OIST 能源材料与表面科学部门 Zonghao Liu 表示,无机钙钛矿太阳能电池曝晒 300 小时之后,光电转换效率(PCE)仅下降 8%。

 

不过全无机钙钛矿太阳能电池的光吸收效率比有机无机混成材料(organic-inorganic hybrid material)还要低,因此研究人员利用锰来提高电池性能,借由锰改变材料晶体结构,并进一步提高光捕获能力。为防止因热度造成电池劣化,新型无机钙钛矿电极以取代旧有的黄金。与需要高温与真空环境的黄金材料相比,这种电极很明显更便宜跟易于生产,碳也可以直接印刷在太阳能电池上。

 

 

 

上图为新型无机钙钛矿电池的构造,由多层材料组成,底部为仅有几毫米厚的玻璃,第二层为透明导电材料FTO,上方是由二氧化钛组成的电子活性层与光敏性(photoactive)钙钛矿,最上层则是碳。

 

目前团队仍持续研究该新型电池效率和耐用性,希望未来可将光电转换效率从 6.14% 提升到商业化地步。有鉴于钙钛矿电池光电转换效率已从 2009 年的 3.81%,提升至可与硅晶电池比拟的 22%,在如此短的时间内进步神速,这类电池应用与发展备受看好。

 

来源:科技新报


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