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研究人員解決了太陽能材料中的過熱問題
事實證明,由鈣鈦礦制成的太陽能電池(既代替硅又與硅并存)比硅具有更低的成本和更高的效率。但是,這種材料存在*定的局限性,科學*已經(jīng)努力克服了*段時間。
為了幫助解決這些問題之*,愛荷華州立大學的研究人員開發(fā)了*種在高溫下穩(wěn)定鈣鈦礦硅太陽能電池的方法。通常,這些混合電池在暴露于*端高溫時會分解。
鈣鈦礦是*類廣泛的晶體材料,被廣泛認為是增強硅電池能量轉(zhuǎn)換限制的*種答案,因為這種材料在實驗室測試中顯示出具有更高的潛力將光轉(zhuǎn)換為電能。
在這*點上,實驗室中*好的硅太陽能電池已達到約26%的效率,盡管商用電池的效率略低。為了幫助提高這些電池的效率水平并降低其成本,研究人員著眼于使用硅和由鈣鈦礦等新材料制成的電池創(chuàng)建串聯(lián)結(jié)構(gòu),以利用太陽光譜的不同部分來發(fā)電。
改善材料性能
布朗大學的*個團隊已經(jīng)找到了*種方法來治愈鈣鈦礦細胞中發(fā)現(xiàn)的裂縫,以改善其性能。
由愛荷華州立大學的**工程學教授維克拉姆·達拉爾(Vikram Dalal)*導的研究人員對鈣鈦礦材料進行了*些調(diào)整,以便它們可以承受太陽能*佳發(fā)電地點的熱量,例如沙漠或其他非常炎熱的氣候。
他們消除了材料的有機成分(特別是陽離子,這些陽離子具有額外的質(zhì)子和正電荷),將其替換為無機材料(例如銫)。這有助于在較高溫度下穩(wěn)定鈣鈦礦。
該團隊還開發(fā)了*種基于氣相沉積的制造技術,該技術*次可將鈣鈦礦材料構(gòu)建成*層薄薄的層(僅數(shù)十億分之*米)。該技術為其他行業(yè)所熟悉,這意味著它可以擴展規(guī)模用于商業(yè)生產(chǎn),并且不會留下任何污染物。
擊敗熱火
在測試中,該團隊開發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池即使在三天的時間里在200攝氏度(390華氏度)下也沒有表現(xiàn)出熱降解,這比實際環(huán)境的溫度要高得多。
“這比有機-無機鈣鈦礦電池要好得多,后者在此溫度下會完全分解,” Dalal說。
研究人員發(fā)表了論文對他們在雜志工作ACS 應用能源材料。
然而,由于新電池的光轉(zhuǎn)換效率僅為11.8%,因此仍有工作要做,以達到研究人員希望的轉(zhuǎn)換率。未來的工作將集中在通過試驗新材料來提高這*數(shù)字上。
例如,研究小組已經(jīng)用溴代替了鈣鈦礦材料中常見的碘,這使電池對水分的敏感性降低了,這是用這種材料制成的電池的另*個典型問題。但是,這也改變了電池的性能,降低了效率以及它們與硅電池串聯(lián)工作的性能。
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