與傳統(tǒng)的硅太陽能電池相比，下一代太陽能材料的生產(chǎn)成本更低，也更可持續(xù)，但要使這種設(shè)備耐用到足以承受現(xiàn)實環(huán)境的考驗，還存在一些障礙。

不過近期，一個國際科學(xué)家團隊開發(fā)的一項新技術(shù)可以簡化高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)，鈣鈦礦太陽能電池因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)而得名，該結(jié)構(gòu)擅長吸收可見光。

在最近一期的《自然能源》雜志上，包括美國賓夕法尼亞州立大學(xué)教授Nelson Dzade在內(nèi)的研究人員們報告了他們制造更耐用鈣鈦礦太陽能電池的新方法，這種電池將陽光轉(zhuǎn)化為電能的效率仍然高達21.59%。

據(jù)了解，鈣鈦礦是一種很有前途的太陽能技術(shù)，因為這種電池可以在室溫下制造，比傳統(tǒng)的硅材料使用更少的能量，使它們更便宜，更可持續(xù)地生產(chǎn)。

但科學(xué)家們說，用于制造這些設(shè)備的主要候選材料是有機-無機金屬鹵化物，它含有易受濕氣、氧氣和熱量影響的有機成分，暴露在現(xiàn)實環(huán)境中會導(dǎo)致性能迅速下降。

一種解決方案是轉(zhuǎn)而使用全無機鈣鈦礦材料，如碘化銫鉛，這種材料具有良好的電性能和對環(huán)境因素的優(yōu)越耐受性。然而，這種材料是多晶的，這意味著它具有不同晶體結(jié)構(gòu)的多相?？茖W(xué)家們說，其中兩種光活性相對太陽能電池是有益的，但它們在室溫下很容易轉(zhuǎn)化為不受歡迎的非光活性相，這會引入缺陷并降低太陽能電池的效率。

在新研究中，科學(xué)家們將銫碘化鉛的兩種光活性多晶相結(jié)合，形成相異質(zhì)結(jié)——這可以抑制向不希望的相的轉(zhuǎn)變。異質(zhì)結(jié)是通過堆疊不同的半導(dǎo)體材料形成的，就像太陽能電池中的層一樣，具有不同的光電特性。太陽能裝置中的這些連接點可以定制，以幫助從太陽吸收更多的能量，并更有效地將其轉(zhuǎn)化為電能。

具體而言，科學(xué)家們開發(fā)了獨特的雙沉積方法來制造該設(shè)備——用熱空氣技術(shù)沉積一相，用三源熱蒸發(fā)沉積另一相。研究人員解釋稱，在沉積過程中加入少量分子和有機添加劑，進一步改善了該裝置的電性能、效率和穩(wěn)定性。

研究人員們說，“這項工作的美妙之處在于，它表明利用同一材料的兩種多晶型來制造相異質(zhì)結(jié)太陽能電池是可行的。它提高了材料的穩(wěn)定性，并防止了兩相之間的相互轉(zhuǎn)化。在兩相之間形成的相干界面允許電子輕松地流過器件，從而提高了功率轉(zhuǎn)換效率。這就是我們在這項工作中所展示的。”

研究人員制造了一種裝置，實現(xiàn)了21.59%的功率轉(zhuǎn)換效率，是同類方法中最高的，并且具有出色的穩(wěn)定性。該裝置在環(huán)境條件下運作200小時后，仍能保持90%以上的初始效率。

研究人員表示，雙重沉積技術(shù)可以為開發(fā)基于所有無機鈣鈦礦或其他鹵化物鈣鈦礦成分的太陽能電池鋪平道路。除了將該技術(shù)擴展到不同的組成，未來的工作將包括使當(dāng)前的相異質(zhì)結(jié)電池在現(xiàn)實條件下更耐用，并將其縮放到傳統(tǒng)太陽能電池板的大小。

“通過這種方法，我們相信在不久的將來，這種材料的效率應(yīng)該有可能超過25%，”他們說，“一旦我們做到了這一點，商業(yè)化就非常接近了?！?/span>

（文章來源：財聯(lián)社）