鉅大LARGE | 點擊量:2670次 | 2020年04月08日
如何提高鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性?
有機/無機雜化的鈣鈦礦電池具有成本低、低溫柔性及易于大面積印刷等優(yōu)點,受到人們的廣泛關注。過去十年,鈣鈦礦電池的研究迅猛發(fā)展,其光電轉(zhuǎn)換效率已從初始的2.2%迅速提高到22.1%(圖1上),接近硅太陽能電池水平。大面積電池也發(fā)展迅速(圖2)。因此鈣鈦礦太陽能電池具有巨大的發(fā)展前景。
影響鈣鈦礦電池商業(yè)應用的重要原因是其電池的穩(wěn)定性,目前鈣鈦礦電池僅能在使役條件下工作數(shù)月(圖1下),而傳統(tǒng)的硅電池能夠工作超過25年。因此,如何提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性是目前這一領域最為重要的問題,各國科學家競相在這方面開展工作。應《自然》(Nature)雜志的邀請,加州大學洛杉磯分校教授YangYang與我國科學院半導體研究所研究員游經(jīng)碧近期撰寫了題為Makeperovskitesolarcellsstable的評論文章(YangYang,JingbiYou,Nature,544,155-156(2017))。
針對目前的研究進展,他們概括出了五種改善鈣鈦礦太陽電池穩(wěn)定性的手段:
1)調(diào)控鈣鈦礦材料的晶體結構,通過少量摻雜提高鈣鈦礦材料的相穩(wěn)定性;
2)降低鈣鈦礦晶體缺陷,減少外界環(huán)境的滲透通道;
3)設計新的穩(wěn)定的鈣鈦礦材料;
4)采用穩(wěn)定的無機電荷傳輸層;
5)改善封裝工藝等。同時,他們呼吁投入更多的經(jīng)費和人力參與提高穩(wěn)定性的工作中來;
理論物理學家、材料化學家以及器件工程師應緊密合作,開發(fā)與研制出新的穩(wěn)定的鈣鈦礦基太陽能材料及器件。此外,研究者們在報道器件穩(wěn)定性時必須采用統(tǒng)一的穩(wěn)定性測試標準。只有這樣,才能加快鈣鈦礦電池商業(yè)化進程,為人們所用。
圖1.(上)過去十年鈣鈦礦電池發(fā)展效率的趨勢圖,(下)鈣鈦礦電池穩(wěn)定性發(fā)展圖。
圖2.大面積鈣鈦礦太陽能電池