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光電轉(zhuǎn)化率達(dá)26.1% 鈣鈦礦電池獲得新成果
2023年11月03日 14:32:46
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：5717
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，越來越多的清潔能源技術(shù)開始被關(guān)注，其中頗具代表性的便是太陽能。作為人類現(xiàn)階段變可以有效利用的清潔能源之一，太陽能具有能量大、半永久、清潔、廣泛等優(yōu)點，并且從技術(shù)側(cè)面來說，太陽能的使用門檻相對較低，具體到產(chǎn)業(yè)上就是相對規(guī)模下的裝機(jī)成本低、運維成本低。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，越來越多的清潔能源技術(shù)開始被關(guān)注，其中頗具代表性的便是太陽能。作為人類現(xiàn)階段變可以有效利用的清潔能源之一，太陽能具有能量大、半永久、清潔、廣泛等優(yōu)點，并且從技術(shù)側(cè)面來說，太陽能的使用門檻相對較低，具體到產(chǎn)業(yè)上就是相對規(guī)模下的裝機(jī)成本低、運維成本低。
但即便如此，太陽能的實際運用卻依舊存在許多難題，并且這些難題許多恰恰也反映在設(shè)備之上。事實上，即便是如今，太陽能電池的光伏轉(zhuǎn)化效率以及不算高，這也就導(dǎo)致了太陽能利用設(shè)備的建設(shè)非常依賴地域與環(huán)境，并且本身太陽能電池是存在損耗的，廢棄電池存在的污染難題也需要考慮進(jìn)去。而這些問題依舊引出了目前太陽能的兩個重要發(fā)展方向——太陽能電池材料及其轉(zhuǎn)化率。
目前，常見的太陽能電池使用的是用半導(dǎo)體硅﹑硒等材料，理論轉(zhuǎn)化率大概是25%，實際轉(zhuǎn)化率大概在22%以上。而第三代太陽能電池則把目光聚焦到鈣鈦礦上。鈣鈦礦是指一類陶瓷氧化物用它來制造太陽能電池，不但成本更低，制造難度更低，其可擴(kuò)展性還更強(qiáng)。但是相較于目前常見的太陽能電池，這種有一個較為嚴(yán)重的問題——轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。也正因如此，近年來，鈣鈦礦電池效率的提升速度明顯放緩，相關(guān)項目也進(jìn)入了“瓶頸期”。
但就在最近，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院似乎找到了突破口。據(jù)悉，該院潘旭研究員和田興友研究員團(tuán)隊與國內(nèi)外科研工作者合作，發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦電池性能較低的主要原因是因為鈣鈦礦陽離子面外分布不均勻。并且該團(tuán)隊還通過設(shè)計添加劑均勻化鈣鈦礦薄膜相分布，成功將鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升到了26.1%。而這同時也為深入研究陽離子面外方向分布提供了一定的基礎(chǔ)。
而幫助團(tuán)隊實現(xiàn)這一突破的，則是掠入射X射線衍射技術(shù)以及透射電鏡。研究團(tuán)隊通過掠入射X射線衍射與薄膜截面的透射電鏡分析，證明了在薄膜底部存在面間距較小的晶相，并且在薄膜底部顯示出與富Cs鈣鈦礦相關(guān)的特征信號。簡單的說就是可視化驗證了鈣鈦礦薄膜的陽離子組分在面外不均勻分布。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊設(shè)計出了均勻化的鈣鈦礦薄膜，并通過實驗證明了薄膜的作用。據(jù)悉，新研制的反式鈣鈦礦太陽電池在2500小時最大功率電追蹤后仍保持了可靠運行穩(wěn)定性。
盡管，這項研究并不能立刻將鈣鈦礦太陽電池帶進(jìn)我們的生活，但是卻成功了解決發(fā)展鈣鈦礦太陽其中一個根本難題，為后續(xù)太陽電池的發(fā)展打開的方向。或許，未來這類電池，真的會進(jìn)入我們的生活。
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