太阳能电池获得增长降价

2019-02-12 08:55:20
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冲绳科学技术研究所(OIST)能源材料和表面科学部门的研究人员发现,生长一种用于在环境空气中制造太阳能电池的薄膜可以促进其增长。这一发现可能使制造太阳能电池的成本显着降低,发表于“材料化学”杂志上。

材料的类型称为钙钛矿。自从2009年发现它在光电采集方面的应用以来,对太阳能电池应用的研究已经飙升。世界各地正在开发制造技术以提高其功率转换效率。OIST研究通过使材料更容易大规模生产,使钙钛矿太阳能电池再次射击。

早期的研究得出结论,将钙钛矿薄膜暴露在环境空气中是有害的,因为水分与钙钛矿反应,钙钛矿随着时间的推移而降解。因此认为该材料必须使用在无水环境中称为退火的热处理来制备。

OIST的研究人员着手研究在退火45分钟内,在105到125摄氏度的温度下水分对钙钛矿形成的影响。他们生长出一种钙钛矿,已被证明可以更好地用于太阳能电池。然后,他们将钙钛矿薄膜在氮气氛中的形成与其在潮湿空气中的形成进行了比较,发现薄膜实际上得到了生长改善,导致在水分存在下晶粒尺寸比通常大。薄膜生长缓慢,因此可以形成更大的颗粒。

研究的第一作者索尼娅鲁伊斯拉加说:“更大的晶粒尺寸意味着薄膜上的晶体更连续,通过薄膜的电子面临更少的中断。”

较大的颗粒使钙钛矿太阳能电池更有效。该研究获得的最高效率为12.7%。虽然其他团队已经实现了更高的效率,但OIST的结果确保未来的行业不需要投资昂贵的气候控制机器来将水分保持在百万分之一。空气退火成本没有。

总体而言,12.7%的效率绝不是这种制造技术的上限,并且可以获得更大的晶粒尺寸。虽然全球研究和开发不断提高太阳能电池的效率,但这些结果可能为快速发展的行业提供了一种方法。

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