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探寻更稳定的太阳能电池 光伏技术或将迎来新发展
2024年06月14日 10:57:37
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：6762
在光伏领域，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其高效率、低成本和制备简单的特点而备受瞩目，被称作新概念太阳能电池。然而，长期以来，其稳定性问题一直是制约其进一步实现商业化普及的障碍。而近日，美国莱斯大学的研究团队似乎寻找到了新的突破口。根据《科学》杂志上发表的一项重要研究成果，研究团队成功将甲脒碘基钙钛矿(FAPbI3)合成为超稳定、高品质的光伏薄膜。这有望为太阳能电池的稳定性问题提供新的解决方案。
【化工仪器网 行业百态】在光伏领域，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其高效率、低成本和制备简单的特点而备受瞩目，被称作新概念太阳能电池。然而，长期以来，其稳定性问题一直是制约其进一步实现商业化普及的障碍。而近日，美国莱斯大学的研究团队似乎寻找到了新的突破口。根据《科学》杂志上发表的一项重要研究成果，研究团队成功将甲脒碘基钙钛矿(FAPbI3)合成为超稳定、高品质的光伏薄膜。这有望为太阳能电池的稳定性问题提供新的解决方案。
据了解，钙钛矿太阳能电池的不稳定性主要源于其材料的吸湿性、热不稳定性以及离子迁移等内在因素。
一方面，钙钛矿材料对湿度较为敏感。在一定的湿度条件下，周围环境中的水分有利于钙钛矿薄膜的生长结晶，减少薄膜中存在的缺陷，提高薄膜的结晶质量和载流子寿命。然而，如果钙钛矿薄膜暴露在高湿环境下，水分和氧气会促进钙钛矿薄膜的分解，从而影响其稳定性。
另一方面，钙钛矿薄膜在高温条件下，容易分解，改变其原有的表面形貌，在紫外光的作用下又容易产生光生空穴，催化分解钙钛矿层，从而影响稳定性。而它的工作环境又恰恰是表面温度能够轻易达到60摄氏度以上的强紫外光照环境。
两方面原因共同作用下，便会导致实际工作中钙钛矿太阳能电池的整体效率持续大幅度下降。莱斯大学的研究团队的成果恰恰就是解决这两方面问题。
研究团队通过在前驱体溶液中添加二维(2D)钙钛矿，让这些钙钛矿可作为模板，引导块状或3D钙钛矿的生长，为晶格结构提供额外的压缩力和稳定性。同时，二维钙钛矿在化学和结构上都比FAPbI3更稳定，因此能够有效防止电池的效率下降。
事实上，实际实验结果也是如此。在85℃的温度下，经过1000多个小时运行，FAPbI3太阳能电池的整体效率下降幅度不到3%。2D钙钛矿模板不仅提高了FAPbI3太阳能电池的效率，还提高了电池的耐用性。此外，该研究成果还具有降低制造成本、简化结构、减轻太阳能电池板重量和增加灵活性的潜力。这对于光收集或光伏技术的变革性影响不言而喻。
而从能源产业的长期发展来看，莱斯大学的这项研究无疑为钙钛矿太阳能电池商业化进程注入了新的活力，这对于可再生能源需求不断增长的今天是有建设性意义的。我们有理由期待，在不久的将来，钙钛矿太阳能电池将成为推动全球可再生能源发展的重要力量。
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