在去年年底 , 中科院合肥研究院固体所能源材料与器件制造研究部胡林华和团队通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的功能组合开发出一种可自修复钙钛矿太阳能电池 。
钙钛矿材料被认为是最有应用前景的光电材料之一 。 然而 , 当它们暴露在空气中时 , 它们很容易降解 。 科学家们一直在努力使它们稳定并具有更好的自我修复能力 , 以抵御恶劣的操作环境 。 空气湿度是钙钛矿太阳电池在空气环境中工作时的关键问题之一 。 鉴于此 , 研究人员将聚乙烯吡咯烷酮引入钙钛矿吸光材料 , 使得制作的太阳电池具有较强的自修复功能 , 湿度稳定性得到明显提升 。
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此外 , 聚乙烯吡咯烷酮能够与碘甲胺形成中间络合物 , 抑制钙钛矿晶体的成核速度 。 聚乙烯吡咯烷酮的引入 , 实现了电池多次自修复 , 不仅显著提升了电池的工作寿命 , 还使得钙钛矿薄膜缺陷减少 , 晶粒增大 , 提高了电池的光电转化效率 。 据研究人员称 , 这些太阳能电池在运行500小时后表现出惊人的湿度稳定性和自愈性能 。
关于商业应用
25.7% , 这是钙钛矿太阳电池光电转换效率在短短十几年内突破的新峰值 , 已经超过了目前广泛使用的硅基光伏发电效率 , 但钙钛矿太阳电池的市场应用却没有硅基光伏广泛 , 产能不到传统硅基光伏的千分之一 。 钙钛矿太阳电池的稳定性是科研团队正在攻克的难点 。
近期 , 中国科学院合肥物质科学研究院固体所研究员胡林华课题组联合国内外研究团队 , 成功实现了钙钛矿太阳电池的自修复 , 增强了钙钛矿太阳电池的湿度稳定性 , 相关成果发表在《能源化学》(Journal of Energy Chemistry)上 。
随着人们对环境保护意识的提高 , 以及各国对碳排放的承诺 , 新能源材料已经成为科研领域的热点 , 钙钛矿就是其中之一 。 由于钙钛矿具有独特的光电特性 , 以及制备成本远低于硅基太阳电池等优势 , 其商业化前景也十分可观 , 如果真的解决了自修复的问题 , 那么大面积应用也并非遥不可及~
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(原文网址:https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/3/475559.shtm)
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基本技术:关于太阳能光伏制造
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells):是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池 , 属于第三代太阳能电池 , 也称作新概念太阳能电池 。 作为一种人工合成材料 , 在 2009 年首次被尝试应用于光伏发电领域后 , 因为性能优异、成本低廉、商业价值巨大:但实际上 , 大部分太阳能电池无论材质如何在生产中都面临着同样的问题如何在电池表面进行镀膜工序 。
目前所有的技术方法 , 都不能很好的解决镀膜膜层均匀性的问题 。 喷涂法镀膜过程中 , 喷中心镀膜液富集多 , 造成花斑;表面刻蚀法因压花玻璃表面成分难以均一 , 导致刻蚀反应的速度不一致造成膜厚不均匀;即使均匀性辊涂法 , 受制于玻璃厚薄差、辊道传输抖动等多种因素的制约 , 也难以达到高精度的一致性 。 在镀膜均匀性无法进一步提高的情况下 , 其结果一方面造成组件的色差影响外观 , 另一方面由于镀膜玻璃各区域透光率不一致造成热斑效应 , 影响组件的耐久性 。
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