新突破將鈣鈦礦電池推向更高的穩(wěn)定性和效率
美國(guó)能源部(DOE)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員取得了技術(shù)突破，構(gòu)建了一種兼具高效和高穩(wěn)定性雙重優(yōu)勢(shì)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
這項(xiàng)工作是與托萊多大學(xué)、科羅拉多大學(xué)博爾德分校和加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家合作完成的。
獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)使研究人員能夠在1日照度下記錄24%的經(jīng)認(rèn)證穩(wěn)定效率，使其成為同類報(bào)告中最高的。在55攝氏度下運(yùn)行2,400小時(shí)后，該高效電池還保持了87%的原始效率。
論文“高效穩(wěn)定的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的表面反應(yīng)”發(fā)表在《自然》雜志上。NREL的作者是Qijiang、JinhuiTong、RossKerner、SeanDunfield、ChuanxiaoXiao、RebeccaScheidt、DariusKuciauskas、MatthewHautzinger、RobertTirawat、MatthewBeard、JosephBerry、BryonLarson和KaiZhu。
鈣鈦礦是一種晶體結(jié)構(gòu)，在過(guò)去十年中已成為一種有效捕獲陽(yáng)光并將其轉(zhuǎn)化為電能的令人印象深刻的手段。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究在很大程度上集中在如何提高其穩(wěn)定性上。
“有些人可以展示穩(wěn)定性高的鈣鈦礦，但效率較低，”NREL化學(xué)與納米科學(xué)中心的資深科學(xué)家朱說(shuō)。“你應(yīng)該同時(shí)具有高效率和高穩(wěn)定性。這很有挑戰(zhàn)性。”
研究人員使用了倒置架構(gòu)，而不是迄今為止產(chǎn)生最高效率的“正常”架構(gòu)。兩種類型之間的差異取決于層在玻璃基板上的沉積方式。倒置鈣鈦礦結(jié)構(gòu)以其高穩(wěn)定性和集成到串聯(lián)太陽(yáng)能電池中而聞名。NREL領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)還在鈣鈦礦表面添加了一種新分子3-(氨基甲基)吡啶(3-APy)。該分子與鈣鈦礦內(nèi)的甲脒反應(yīng)，在鈣鈦礦層表面產(chǎn)生電場(chǎng)。
“這突然給我們帶來(lái)了巨大的提升，不僅是效率，還有穩(wěn)定性，”朱說(shuō)。
科學(xué)家們報(bào)告說(shuō)，3-APy反應(yīng)性表面工程可以將倒置電池的效率從不到23%提高到25%以上。他們還指出，反應(yīng)性表面工程是一種有效的方法，可以顯著提高倒置電池的性能“達(dá)到新的最先進(jìn)水平的效率和運(yùn)行可靠性”。
標(biāo)簽：