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钙钛矿太阳能电池寿命延至30年 可再生能源技术重要里程碑

作者:
张佳欣
来源:
科技日报
2022/06/17 18:32
浏览量
【摘要】:
钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的半导体,非常适合用于太阳能电池技术。

据最新一期《科学》杂志报道,美国普林斯顿大学研究人员开发出了第一个具有商业可行性的钙钛矿太阳能电池,这标志着一种新兴的可再生能源技术的重要里程碑。该团队预计,他们的设备可在超过行业标准的情况下运行大约30年,远远超过太阳能电池20年寿命的门槛。

该设备不仅经久耐用,还符合通用的能效标准。这是此类电池中第一个可与硅基电池性能相媲美的电池。

钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的半导体,非常适合用于太阳能电池技术。它们可在室温下制造,使用的能源比硅少得多,因此生产成本更低,更可持续。

早期的钙钛矿型太阳能电池(PSC)在2009—2012年间问世,只能持续几分钟。2017年的纪录是电池在室温连续照明下工作了一年,而新设备能在类似实验室条件下运行5年。研究人员表示,这一创纪录的设计突显了PSC的耐用潜力,特别是作为推动太阳能电池技术超越硅极限的一种方式。

此次,研究人员对不同材料进行了分层,以优化光吸收,同时保护最脆弱的区域不受照射。他们在两个关键成分之间开发了一层超薄的“二维覆盖层”:吸收钙钛矿层和由铜盐及其他物质制成的荷电层。目标是防止钙钛矿半导体在几周或几个月内烧毁。

研究人员还对这些设计进行了数十次排列,改变几何结构中的微小细节及覆盖层数,并尝试了数十种材料组合。实验结果显示,新设备在平均温度约为35℃且连续照明至少5年的情况下,可发挥出80%以上的峰值效率。

研究人员表示,从长远来看,钙钛矿可在室温下制造,其制造可避免燃烧大量的化石燃料。但新技术的开发并不意味着PSC将在很大程度上取代硅设备,而是对旧技术的补充,从而使太阳能电池板更便宜、更高效、更耐用,并将太阳能扩展到现代生活中更多新领域。

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