鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率創(chuàng)新高
用日益普及的廉價(jià)材料鈣鈦礦制成的一款太陽(yáng)能電池將于明年上市。物理學(xué)家組織網(wǎng)9日?qǐng)?bào)道稱，這種電池捕獲太陽(yáng)能的平均效率在20%左右。近日《自然·材料》雜志上的一篇論文，詳細(xì)報(bào)告了美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校與勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家們的新設(shè)計(jì)，其實(shí)現(xiàn)了18.4%—21.7%的平均穩(wěn)態(tài)效率，以及26%的峰值效率。這些數(shù)字創(chuàng)造了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新記錄。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由有機(jī)分子和無(wú)機(jī)元素混合制成，能像常見的硅基太陽(yáng)能電池一樣捕獲太陽(yáng)光并轉(zhuǎn)化成電，但鈣鈦礦光伏器件比硅更容易制造于柔性基板上。目前，市場(chǎng)上為絕大多數(shù)設(shè)備和家庭供電的多晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率在10%—20%之間。雖然最純凈硅太陽(yáng)能電池效率能達(dá)到25%，但造價(jià)異常昂貴。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池取得如此成就有賴于一種新的方法，它將兩種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料組合在一起。研究人員描述說(shuō)，新方法制造出來(lái)的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像汽車道路，石墨烯氣凝膠像堅(jiān)固的碎石底層那樣起到基礎(chǔ)穩(wěn)固作用，兩個(gè)鈣鈦礦層像沉積在其上的更細(xì)的礫石層和砂層，六方氮化硼層能允許兩種鈣鈦礦材料一起工作，而氮化鎵層就像用于道路頂部的瀝青層。每一種輪流吸收太陽(yáng)光中的不同波長(zhǎng)或顏色，進(jìn)而融合成幾乎能吸收整個(gè)可見光光譜的“分級(jí)帶隙”太陽(yáng)能電池。此前嘗試合并兩種鈣鈦礦材料失敗的原因，是由于彼此降低了對(duì)方的電子性能，而新方法成功解決了這個(gè)難題。
論文第一作者奧努爾·俄基恩說(shuō)：“它有潛力成為市場(chǎng)上最便宜的光伏發(fā)電設(shè)備，可以接入任何家庭太陽(yáng)能系統(tǒng)。”
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