太陽能是傳統(tǒng)的不可再生能源的環(huán)保替代品。然而，當(dāng)前的太陽能電池板要求使用有毒材料作為緩沖劑，這是不可持續(xù)的。為此，韓國的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的環(huán)保替代品，稱為ZTO緩沖液，它可以克服這一限制。這項(xiàng)使太陽能電池板更具可持續(xù)性的新發(fā)展確實(shí)是最重要的。

氣候變化危機(jī)的迫在眉睫的挑戰(zhàn)是明確的，鑒于緊急情況，有必要加快可再生能源的過渡。近年來，太陽能已成為這項(xiàng)任務(wù)最有希望的候選人之一?，F(xiàn)在，韓國仁川國立大學(xué)的科學(xué)家解釋了他們?cè)谠擃I(lǐng)域的最新貢獻(xiàn)。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《納米能源》的一項(xiàng)新研究中，并于2020年8月10日在線發(fā)布(在2020年12月最終發(fā)行該出版物之前)。

太陽能電池板由光伏電池組成，暴露在光下的材料會(huì)產(chǎn)生激發(fā)的電子，換句話說：電流。現(xiàn)代的薄膜太陽能電池由微米級(jí)或亞微米級(jí)的光伏材料層組成，可以將它們集成到可用于各種基板的柔性輕質(zhì)面板中。但是，此過程有一些限制。主持這項(xiàng)研究的金俊浩教授解釋說：“大多數(shù)薄膜太陽能電池包含有毒且昂貴的元素，這可能會(huì)阻礙太陽能電池應(yīng)用的擴(kuò)展。” 金教授和他的團(tuán)隊(duì)正在使用自然豐富，環(huán)保的太陽能電池進(jìn)行生產(chǎn) 易于提取且制造便宜的材料。

科學(xué)家們研究了由硅藻土組成的環(huán)保細(xì)胞，該硅藻土是一種天然礦物，可充當(dāng)光子吸收劑。大多數(shù)Kesterite電池都使用由硫化鎘(CdS)制成的緩沖層來優(yōu)化其性能。盡管其效率高，但與制造這些緩沖液相關(guān)的污染和鎘的毒性在生態(tài)友好型太陽能電池中并不是理想的特性。為了解決這個(gè)問題，研究人員研究了一種有前途的替代方法，稱為“ ZTO緩沖區(qū)”。為了進(jìn)一步提高太陽能電池的效率，研究小組調(diào)整了吸收層(kesterite)和緩沖層(ZTO)之間電子的能級(jí)。這樣可以使兩層之間的電子更好地循環(huán)，從而提高電池的電壓和整體性能，功率轉(zhuǎn)換效率為11.22%。綜上所述，當(dāng)前使用CdS緩沖液的Kesterite電池的最大效率為12.6%，這意味著擬議的電池表現(xiàn)出很高的效率。這項(xiàng)技術(shù)是第一個(gè)僅使用環(huán)保，豐富且廉價(jià)的材料來獲得如此高性能的技術(shù)。

這項(xiàng)研究的重要性只會(huì)隨著未來幾十年可再生能源份額的預(yù)期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。隨著對(duì)太陽能電池板需求的增長(zhǎng)，以最環(huán)保，最便宜的方式采購其組件尤為重要。Kim博士及其團(tuán)隊(duì)描述的技術(shù)使我們更接近了這一目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)明愿景是可再生的未來。金教授在總結(jié)研究結(jié)果的潛在應(yīng)用時(shí)總結(jié)道：“可以在建筑物和房屋的屋頂和墻壁上安裝環(huán)保型薄膜太陽能電池以在我們附近發(fā)電。它們也可以用于地面車輛中 (汽車，公共汽車和卡車)和海上運(yùn)輸(船只和遠(yuǎn)程船只)以部分支持電力。”

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