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在一項新研究中，來自沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院(OIST)的研究人員證實，以一種不同的方式創(chuàng)造鈣鈦礦(一種相對較新的科學(xué)材料)所需的原材料或是這些電池取得成功的關(guān)鍵。

題為《通過粉末設(shè)計去除殘余成分，鈣鈦礦高效太陽電池運(yùn)行壽命超2000小時》的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《納米能源》雜志上。這項工作得到了OIST技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新中心概念驗證計劃的支持。

在Yabing Qi教授的領(lǐng)導(dǎo)下，隸屬于OIST能源材料和表面科學(xué)部的研究人員使用一種更精確的粉末設(shè)計方法合成了名為FAPbI3的鈣鈦礦結(jié)晶粉末。

文章的主要作者之一、博士后學(xué)者Guoqing Tong博士解釋稱，“鈣鈦礦中的結(jié)晶粉末--FAPbI3--形成了鈣鈦礦吸收層，以前，這個吸收層是通過結(jié)合PbI2 和FAI這兩種材料來制造的。發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生了FAPbI3。但這種方法遠(yuǎn)非完美。通常會有一種或兩種原始材料的殘留物，這會有礙太陽能電池的效率。”

研究人員指出，這種方法的另一個好處是，在不同的溫度條件下，鈣鈦礦的穩(wěn)定性都有所提升。研究人員指出，原始反應(yīng)中形成了鈣鈦礦吸收層。在室溫下，吸收層從棕色變成黃色，這對于光線的吸收而言并不理想。但是，在室溫下的合成物是棕色的。

過去，研究人員已經(jīng)創(chuàng)造出效率超25%的鈣鈦礦太陽電池，這一效率與硅基太陽電池相當(dāng)。但是，科學(xué)家們認(rèn)為，如果要把這些新的太陽電池帶出實驗室，就必須擴(kuò)大尺寸，提升長期穩(wěn)定性。

Tong博士和他的團(tuán)隊使用合成的鈣鈦礦結(jié)晶粉末實現(xiàn)了超過23%的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，電池壽命也超過了2000小時。即使在太陽能組件擴(kuò)大到5x5cm2后，團(tuán)隊仍然取得了超過14%的效率。作為一種概念驗證辦法，研究人員制造出一個使用鈣鈦礦太陽能組件為鋰離子電池充電的裝置。

專家們認(rèn)為，這些成果代表著向可在實驗室外使用的、高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池和組件邁出了關(guān)鍵一步。“我們的下一步工作是制作一個15x15cm2 、效率超過15%的太陽能組件。”Tong博士希望這一領(lǐng)域的深入進(jìn)展可以使他們使用太陽能組件為OIST的一棟大樓供電。

新興的鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域為研究人員打開了新的大門，這種太陽能領(lǐng)域的技術(shù)正在逐漸被普及和接受。

今年早些時候，牛津大學(xué)的一家衍生公司Oxford PV宣布，其鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池效率創(chuàng)下了29.52%的新紀(jì)錄。

去年，耶路撒冷希伯來大學(xué)的一個研究小組提出了一種用于太陽能電池生產(chǎn)的可回收鈣鈦礦新方法。預(yù)計這一工藝將對太陽能領(lǐng)域產(chǎn)生持久的影響。使用這種結(jié)構(gòu)制備的太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到11.08%，開路電壓高達(dá)0.988V。

原標(biāo)題：提高鈣鈦礦太陽電池效率新途徑：利用粉末設(shè)計去除殘余成分