UCLA團(tuán)隊找到了維持鈣鈦礦太陽能電池長期效能穩(wěn)定的好方法

樣品照片（來自：UCLA / Shaun Tan）

由近日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志上的文章可知，UCLA 研究人員找到了問題發(fā)生的根本原因，并提出了可落實于制造過程中的簡單應(yīng)用解決方案。

長期以來，硅基材料一直在太陽能電池領(lǐng)域占據(jù)相當(dāng)高的地位，鮮有材料能夠與之在效率、耐用性、成本等方面相媲美。

不過近年，隨著金屬鹵化物研究的崛起，鈣鈦礦正迅速成長為一個它的一個有力競爭對手 —— 除了效率接近于硅基材料，它還更加輕便、靈活、以及低成本。

然而鈣鈦礦材料的一大問題，就是容易在陽光直射下被分解，因而效率也會隨著時間的推移而降低。

此前有研究人員嘗試添加大分子、舊顏料、由毛發(fā)制成的碳納米點、二維添加劑、辣椒化合物、甚至運用了量子點技術(shù)，來試圖挽救鈣鈦礦太陽能電池的耐久性問題。

慶幸的是，UCLA 團(tuán)隊已經(jīng)找到了鈣鈦礦材料發(fā)生分解的幕后機(jī)制。諷刺的是，這一現(xiàn)象竟然源于旨在修復(fù)缺陷、并提高其效率的表面處理工藝。

據(jù)悉，該過程涉及在表面涂上一層有機(jī)離子，但研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了這么做的弊端 —— 攜帶能量的電子，會聚集在鈣鈦礦光伏面板的表面上。

更糟糕的是，這種情況又會反過來破壞鈣鈦礦原子的排列，最終導(dǎo)致其隨著時間的推移而被分解。

有鑒于此，UCLA 團(tuán)隊想到了在表面處理流程中，為其配上正負(fù)離子對來解決這個問題。

這么做不僅有助于保持表面的中性和穩(wěn)定，還不會對原始的缺陷預(yù)防處理工藝造成干擾。

為檢驗新涂層工藝的效果，研究人員在全天候的強(qiáng)光環(huán)境下，對改進(jìn)后的鈣鈦礦太陽能電池板展開了模擬加速老化測試。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新技術(shù)可讓鈣鈦礦光伏面板在 2000 小時后，仍維持高達(dá) 87% 的轉(zhuǎn)化效率。而未經(jīng)處理的對照組，則會下滑至 65% 。

最后，研究合著者 Shaun Tan 表示：“我們的鈣鈦礦太陽能電池，達(dá)成了目前已知最穩(wěn)定的高效率”。

與此同時，UCLA 團(tuán)隊還奠定了新的基礎(chǔ)知識，讓社區(qū)可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)和改進(jìn)這項多位面的技術(shù)，以推動更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的設(shè)計。