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編者按：來自Skoltech，IPCP RAS，MSU和UFU的科學家們已經考慮了新型光伏技術在航天器和衛(wèi)星中的應用，并探討了鈣鈦礦太陽能電池在伽馬射線照射方面的輻射穩(wěn)定性。該研究的結果發(fā)表在Journal of Physical Chemistry Letters上。


鈣鈦礦太陽能電池代表了一種非常有前途的新興光伏(PV)技術。自2009年第一個基于具有鈣鈦礦結構的復雜鹵化鉛的太陽能電池開發(fā)以來，它們的功率轉換效率(PCE)從3.8%增加到約24%。光伏技術的這一進步是前所未有的。鈣鈦礦太陽能電池被認為是光伏技術的未來，并且可能取代昂貴的硅基太陽能電池板。除了低制造成本之外，鈣鈦礦太陽能電池比傳統(tǒng)太陽能電池輕得多，這使得它們對于空間應用具有吸引力。

由Pavel Troshin教授領導的研究小組是首批探索鈣鈦礦太陽能電池在衛(wèi)星和航天器中潛在應用的團隊之一。Skoltech博士 學生Aleksandra Boldyreva解釋了她的工作的主要結果：“太空中的太陽能電池不僅應該承受嚴重的太陽輻射，而且必須能夠耐受高劑量的伽馬射線以實現多年的穩(wěn)定運行。在我們的工作中，我們研究了具有鈣鈦礦晶格的復合鹵化鉛Cs 0.15 MA 0.10 FA 0.75 Pb(Br 0.17 I 0.83)3在文獻中稱為三陽離子鈣鈦礦，并且被認為是該族材料中最穩(wěn)定的。

“鈣鈦礦薄膜和太陽能電池暴露在伽馬射線中，劑量高達5000Gy。太陽能電池在暴露于300Gy射線時看起來相當穩(wěn)定，但是更高的劑量導致短路快速衰減電流密度(J sc)和器件的功率轉換效率。使用一套互補的分析技術，我們發(fā)現器件退化的主要原因與γ射線引起的鹵素相分離有關。換句話說，I -和Br -離子離開混晶的晶格并傾向于形成富含溴或碘的單獨的無定形或結晶域。我們小組首次揭示了γ射線引起的鹵離子相分離的異常效應。“

總而言之，Skoltech的科學家們發(fā)現，目前的混合鹵化物三重陽離子鈣鈦礦不適合空間應用。需要具有增強穩(wěn)定性的新型材料，這是Troshin教授研究小組的主要目標之一。

原標題：研究人員評估了鈣鈦礦太陽能電池在太空應用中的潛力