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小技巧解决钙钛矿太阳能电池大问题

发表时间:2015-10-10   浏览次数:
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钙钛矿太阳能电池比传统的硅电池便宜,它们能够将太阳光转化为电能的效率迅速增加。但要在商业上可行的话,就需要将实验室里的产品尺寸扩大。

 

  钙钛矿太阳能电池比传统的硅电池便宜,它们能够将太阳光转化为电能的效率迅速增加。但要在商业上可行的话,就需要将实验室里的产品尺寸扩大。

  由于采用了新的制造方法,科学家们已经在面积大于一平方厘米钙钛矿型太阳能电池上获得超过15%的能量转换。

  研究人员报告了钙钛矿型电池的效率高于20%,可以媲美传统硅电池。但那些高效率的钙钛矿型电池仅十分之一个平方厘米,只适用于实验室测试,如果当太阳能电池板使用则太小了。

  布朗大学工程学教授Nitin Padture说,但是通过改进处理后,一个平方厘米以上的电池获得15%的效率上是可行的,这已经是真正的进步。

  Padture说,在更大的钙钛矿电池如何保持高效已被证明是一个挑战,“钙钛矿的问题是,当你尝试用传统的方法做出了较大的太阳能膜时,低效率的缺陷就会暴露。”

  钙钛矿电池之前的制造工艺是由Padture实验室一名研究生周媛媛(查找不到原名,采用音译,下同)建立的,钙钛矿前体溶解在溶剂中溶解然后沉淀在基底上。然后将基底浸泡在第二溶剂(称为反溶剂),其作用是选择性地把前体的溶剂溶解掉,剩下的就是钙钛矿晶体产生的超光滑的膜。

  这项新的研究,发表在先进材料杂志上,周媛媛(音译)和国家可再生能源实验室博士后研究员杨孟锦(音译),通过一种小技巧找到了加大钙钛矿晶体尺寸的方法。方法是添加过量的有机前体,粘在小的钙钛矿晶体上,通过加热将它们扩大,并通过热处理把过多的有机前体处理掉。

  “溶剂法确保完整的覆盖性和均匀性,”Padture说。“通过覆盖后,我们增加了晶体的尺寸,这使我们产生了缺陷更少,效率更高的薄膜。”

  在这个最新的产品达到了15%的效率是一个良好的开端,Padture说,但仍有提升空间。研究人员使用这个或类似方法最终有希望让大电池能达到20%至25%的效率。

  这项工作得到了美国能源署和美国国家科学基金会的资助。