鉅大LARGE | 點擊量：890次 | 2021年09月24日
美研發(fā)新材料方法 有望提升光伏電池轉(zhuǎn)換效率
美國伊利諾大學(xué)材料科學(xué)與工程系助理教授萊恩·馬?。↙aneMartin）認為，在設(shè)計下一代太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之時，首先應(yīng)該研發(fā)更能有效利用太陽能光譜的方法。馬丁表示：這是一種全新的接近物質(zhì)的基礎(chǔ)方式。通過這些材料，我們能夠設(shè)想出清潔燃料、廢水凈化與修復(fù)的無碳能源生產(chǎn)工藝。
二氧化鈦與其它金屬氧化物能夠大幅提升可見光的吸收量，并促進能源設(shè)施太陽能光譜的效率利用率。憑借凝聚物理學(xué)、半導(dǎo)體設(shè)備工程學(xué)以及光化學(xué)，馬丁研究小組研發(fā)出由這兩種物質(zhì)結(jié)合而成的高性能太陽能光催化劑。
馬丁表示，限制氧化物系光伏或光催化劑系統(tǒng)性能的重要障礙在于寬帶隙材料可見光吸收不良。適用于這些設(shè)施的氧化物候選材料應(yīng)該是銳鈦礦型二氧化鈦。鑒于化學(xué)穩(wěn)定性、低成本、無毒等性能，該材料是被廣泛研究的光催化劑。
不過，作為染色敏化的太陽能電池的主體，光吸收燃料的存在是造成寬帶隙材料可見光線吸收不足的重要原因。
論文的第一作者SungkiLee表示：據(jù)我們觀察，SrRuO3不尋常的電子結(jié)構(gòu)也是造成光學(xué)性質(zhì)不如預(yù)期的原因之一。不過，通過將該材料與二氧化鈦結(jié)合在一起，我們能夠提高可見光的吸收率以及光催化劑的活性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
SrRuO3可見光吸收率強。據(jù)上圖可見，SrRuO3吸收可見光量是TiO2的75倍。受到載流子注入的驅(qū)動，TiO2與SrRuO3結(jié)構(gòu)、化學(xué)與電子的兼容性能夠制造出具有光催化反應(yīng)及光伏活力加強的異質(zhì)結(jié)
Lee補充道：SrRuO3是一種電子氧化物，具有金屬性質(zhì)的溫度、交互巡回式鐵磁性，并可作為一種傳導(dǎo)性電極廣泛應(yīng)用于金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)之中。
通過光激發(fā)載流子注入工藝，研究人員將SrRuO3與TiO2結(jié)合，創(chuàng)造出一種新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該新型結(jié)構(gòu)具有新穎的光學(xué)性質(zhì)，光電化學(xué)性能可供應(yīng)一種有趣的新方式，促進光催化劑的活性并進一步提高其它金屬氧化物的潛在應(yīng)用。
該項研究可供應(yīng)一種新途徑，足以給可見光感光材料帶來挑戰(zhàn)，并可進行美國的臨時專利申請。該研究工作重要得到碳中和能源（I2CNER）研究國際機構(gòu)、日本九州大學(xué)以及美國伊利諾伊大學(xué)的聯(lián)合支持。
伊利諾伊大學(xué)機械科學(xué)與工程系教授PetrosSofronis表示：I2CNER項目將部分全球領(lǐng)先的能源研究人員匯聚一堂。
馬丁研究組的科研成功表明，I2CNER項目不僅僅是一個國際合作實驗，它更體現(xiàn)出全球在追求綠色創(chuàng)新、削減二氧化碳排放量、促進基礎(chǔ)科學(xué)以及研發(fā)環(huán)?？沙掷m(xù)性能源技術(shù)解決方法方面的一致努力。
