2021年6月23日
将阳光转换为电力的太阳能电池长期以来一直是全球可再生能源视野的一部分。尽管单个单元非常小，但是在将模块升级时，它们可用于为电池和电灯充电。
如果并排放置，它们有一天可以成为建筑物的主要能源。但是目前市场上的太阳能电池利用硅，与更传统的电源相比，它们的制造成本昂贵。
那是另一种相对较新的科学，材料出现的地方 - 金属卤化物钙钛矿。亚博老虎机网登录当坐落在太阳能电池的中心时，这种晶体结构也将光转换为电能，但成本比硅的成本低得多。此外，可以使用刚性和肢体底物同时制造基于钙钛矿的太阳能电池，因此，除了更便宜之外，它们可能更轻巧和柔韧。但是，要具有现实世界的潜力，这些原型需要增加规模，效率和寿命。
现在，在一项新研究中，发表在纳米能量冲绳科学技术研究生大学（OIST）的能源材料和表面科学部门的研究亚博网站下载人员，由Yabing Qi教授领亚博老虎机网登录导，这表明，创建以不同方式创建佩洛维斯基人所必需的原材料之一可能是对于以另一种方式的关键。这些细胞的成功。
“在称为fapbi3的钙钛矿中有一种必要的结晶粉，形成了钙钛矿的吸收层，”该单位的博士后学者Guoqing Tong博士解释说。“以前，通过组合两种材料来制造该层-PBI亚博网站下载2和fai。发生的反应会产生FAPBI3。但是这种方法远非完美。通常有一种或两种原始材料的剩菜，这可能会阻碍太阳能电池的效率。”亚博网站下载
为了解决这个问题，研究人员使用更精确的粉末工程方法合成了结晶粉。他们仍然使用了一种原材料-PBI亚博网站下载2- 但还包括额外的步骤，其中包括将混合物加热到90摄氏度，并小心地溶解和过滤所有剩菜。这确保了最终的粉末质量高且结构完美。
该方法的另一个好处是，在不同温度下，钙钛矿的稳定性提高。当钙钛矿的吸收层是由原始反应形成的，在高温下它是稳定的。但是，在室温下，它从棕色变成黄色，这不是吸收光线的理想选择。即使在室温下，合成的版本也是棕色的。
过去，研究人员创建了一个基于钙钛矿的太阳能电池，其效率超过25％，与基于硅的太阳能电池相当。但是，要将这些新的太阳能电池移到实验室之外，需要高档和长期稳定性。
“实验室规模的太阳能电池很小，”齐教授说。“每个单元的大小仅约0.1 cm2。大多数研究人员都专注于这些，因为它们更容易创建。但是，就应用程序而言，我们需要太阳能模块，这要大得多。太阳能电池的寿命也是我们需要注意的是。尽管以前已经达到了25％的效率，但寿命最多是几千小时。此后，该细胞的效率开始下降。”
Tong博士与研究单元技术员Dae-Yong Son博士和Qi教授单位的其他科学家一起使用合成的晶体钙钛矿粉，在其太阳能电池中达到了23％以上的转化效率，但寿命超过2000小时。当它们扩展到5x5cm2的太阳能模块时，它们的效率仍然超过14％。作为概念验证，他们制造了一种使用钙钛矿太阳能模块为锂离子电池充电的设备。
这些结果代表了朝着高效且稳定的基于钙钛矿的太阳能电池和模块的关键步骤，该模块有一天可以在实验室外使用。“我们的下一步是制造一个15x15cm2的太阳能模块，效率超过15％，”汤博士说。“有一天，我希望我们可以用太阳能模块为Oist提供一座建筑物。”
这项工作得到了OIST技术开发和创新中心的概念验证计划的支持。
来源：https://www.oist.jp/