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近日,由都靈理工大學(xué)、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院、米蘭理工大學(xué)和意大利技術(shù)研究院納米科技中心組成的一個(gè)鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì),在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表題為“提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性”的研究論文,該項(xiàng)研究解決了鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換中的關(guān)鍵問題。

鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)被“世界經(jīng)濟(jì)論壇”評(píng)為2016年十大最有前景的技術(shù)之一。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院長(zhǎng)期致力于鈣鈦礦在太陽能轉(zhuǎn)換裝置中的應(yīng)用研究,其研究成果表明,該材料有望在2020年之前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。全球多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都投入人力和財(cái)力開發(fā)鈣鈦礦太陽能電池,使鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率大大提高,在過去的六年里提高了5倍以上,但是,要達(dá)到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)階段,尚有局限。比如,當(dāng)被暴露于紫外線和大氣濕度中,鈣鈦礦太陽能電池會(huì)有相當(dāng)大的效率損失,其性能在短時(shí)間內(nèi)會(huì)急劇退化。

發(fā)表在《科學(xué)》上的這篇論文解決了這一關(guān)鍵問題,研究人員設(shè)計(jì)并提出用一種創(chuàng)新性的聚合物材料涂層(微米厚氟化層),充當(dāng)防濕屏障,確保太陽能電池板的自清潔特性,從而有效抵制鈣鈦礦太陽能電池的老化。

這種聚合物涂層通過快速光聚合技術(shù)產(chǎn)生,經(jīng)濟(jì)成本低、環(huán)境影響小,在發(fā)光分子的強(qiáng)化作用下,能夠?qū)⑻柟廨椛渲械淖贤夤廪D(zhuǎn)換成太陽能電池中的無害光線。測(cè)試結(jié)果顯示,其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19%,具有出色的穩(wěn)定性,這些特性確認(rèn)了這種新型太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用前景。

在意大利,都靈理工大學(xué)、米蘭理工大學(xué)和意大利技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)的研究人員正在就這一極具前景的領(lǐng)域開展研究。比如,位于都靈的意大利技術(shù)研究院可持續(xù)未來研究中心和位于米蘭的納米科技中心,致力于鈣鈦礦太陽能電池板的效率研究。在石墨烯實(shí)驗(yàn)室,科研團(tuán)隊(duì)正在研究如何將石墨烯和其它二維材料納入到這些新的太陽能電池中。

鈣鈦礦(Perovskite)這一單詞是為紀(jì)念俄羅斯帝國(guó)法院的Lev Perovskiy部長(zhǎng)——一個(gè)偉大的礦物收藏家而創(chuàng)造,由古斯塔夫·羅斯(Gustav Rose)于1840年提出。鈣鈦礦是具有特定晶體結(jié)構(gòu)的立方形不透明晶體,包含的元素范圍很廣,能夠吸收全部的太陽光譜,具有多種物理特性,是優(yōu)良導(dǎo)體。