光電轉化率達26.1% 鈣鈦礦電池獲得新成果

2023年11月03日 14:32:46來源：化工儀器網點擊：5579

　　【化工儀器網項目成果】隨著新能源產業的不斷崛起，越來越多的清潔能源技術開始被關注，其中頗具代表性的便是太陽能。作為人類現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、廣泛等優點，并且從技術側面來說，太陽能的使用門檻相對較低，具體到產業上就是相對規模下的裝機成本低、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備之上。事實上，即便是如今，太陽能電池的光伏轉化效率以及不算高，這也就導致了太陽能利用設備的建設非常依賴地域與環境，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去。而這些問題依舊引出了目前太陽能的兩個重要發展方向——太陽能電池材料及其轉化率。

　　目前，常見的太陽能電池使用的是用半導體硅﹑硒等材料，理論轉化率大概是25%，實際轉化率大概在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，其可擴展性還更強。但是相較于目前常見的太陽能電池，這種有一個較為嚴重的問題——轉換效率和穩定性。也正因如此，近年來，鈣鈦礦電池效率的提升速度明顯放緩，相關項目也進入了“瓶頸期”。

　　但就在最近，中國科學院合肥物質科學研究院似乎找到了突破口。據悉，該院潘旭研究員和田興友研究員團隊與國內外科研工作者合作，發現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。并且該團隊還通過設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。

　　而幫助團隊實現這一突破的，則是掠入射X射線衍射技術以及透射電鏡。研究團隊通過掠入射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。

　　在此基礎上，研究團隊設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定性。

　　盡管，這項研究并不能立刻將鈣鈦礦太陽電池帶進我們的生活，但是卻成功了解決發展鈣鈦礦太陽其中一個根本難題，為后續太陽電池的發展打開的方向。或許，未來這類電池，真的會進入我們的生活。

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