高效耐用的鈣鈦礦太陽能電池材料

鈣鈦礦太陽能電池因其低加工成本和優(yōu)異的光伏質(zhì)量，作為下一代太陽能電池材料備受關(guān)注。然而，很難將其商業(yè)化，因?yàn)樗鼈兊年P(guān)鍵材料鈣鈦礦對(duì)光和濕氣敏感。

最近，POSTECH研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種有機(jī)間隔添加劑，可以同時(shí)提高光電效率和鈣鈦礦穩(wěn)定性。

由趙繼元教授和博士領(lǐng)導(dǎo)的POSTECH研究團(tuán)隊(duì)?；瘜W(xué)系候選人宋成元通過大幅度降低晶體內(nèi)部缺陷的濃度，引入新的有機(jī)間隔物添加劑，提高鈣鈦礦晶體的防潮性能，成功制造出高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。這項(xiàng)研究作為封面文章發(fā)表在最新一期的《先進(jìn)能源材料》上，這是能源領(lǐng)域最權(quán)威的期刊之一。

通過添加有機(jī)間隔離子解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了二維和三維鈣鈦礦共存的混合鈣鈦礦光伏層。有機(jī)間隔物在三維鈣鈦礦晶體表面產(chǎn)生二維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)作為穩(wěn)定層，由于其防水性能，增加了防潮性。

此外，首次發(fā)現(xiàn)這種新引入的有機(jī)間隔物使2D和三維鈣鈦礦晶體界面的機(jī)械應(yīng)力最小化，從而促進(jìn)了三維鈣鈦礦晶體的成核和生長(zhǎng)。結(jié)果，光反應(yīng)層(三維鈣鈦礦晶體)的內(nèi)部缺陷大大減少。

該研究組研制的太陽能電池，效率達(dá)到21.3%，保證了水分穩(wěn)定性，即使在60%相對(duì)濕度條件下500小時(shí)后，也能保持初始效率在80%以上。

“這項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)高性能、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池提供了有機(jī)間隔層設(shè)計(jì)的新視角，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的趙繼元教授說。他補(bǔ)充道：“預(yù)計(jì)它將成為一項(xiàng)源技術(shù)，能夠?yàn)殁}鈦礦太陽能電池技術(shù)的商業(yè)化做出貢獻(xiàn)?！?

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