鈣鈦礦太陽能電池有望提高光電轉(zhuǎn)換效率，但其存在一個最大的缺陷——在陽光的照射下，其性能會隨著時間的流逝而退化。來自美國、中國和韓國的科學(xué)家團(tuán)隊在最新一期《自然》雜志撰文指出，他們對鈣鈦礦太陽能電池的表面進(jìn)行了簡單的處理，解決了退化問題，掃清了薄膜太陽能電池技術(shù)應(yīng)用道路上的最大障礙。
鈣鈦礦是一組與礦物質(zhì)鈣鈦氧化物擁有相同原子排列(晶體結(jié)構(gòu))的材料，“家族成員”之一金屬鹵化物鈣鈦礦因在高效節(jié)能薄膜太陽能電池領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池的制造成本比硅基太陽能電池低得多，但其存在一個最大的缺陷——長期暴露在光照下，其性能退化，如果能妥善解決這一問題，將有助于太陽能技術(shù)“飛入尋常百姓家”。
最新研究負(fù)責(zé)人、美國加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程教授楊陽解釋稱，針對太陽能電池缺陷，科學(xué)家們目前常見的處理方法是在其表面沉積一層有機(jī)離子，使表面帶負(fù)電。雖然這種處理方法旨在提高鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，但它也使得電池表面堆積了太多電子。而這會破壞原子有序排列的穩(wěn)定性，隨著時間的推移，鈣鈦礦太陽能電池的效率會越來越低，最終使其無法商業(yè)化。
鑒于這一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊找到了解決電池性能退化的方法，讓帶正電的離子與表面帶負(fù)電的離子配對，這使表面電子變得更中性且穩(wěn)定。
團(tuán)隊測試了經(jīng)過處理后的太陽能電池在能加速電池老化的條件下以及模擬陽光全天候照明情況下的耐久性。結(jié)果表明，這些電池能在2000多個小時內(nèi)保持最初光電轉(zhuǎn)化效率的87%。相比之下，在同樣條件下，經(jīng)歷相同時間后，未經(jīng)處理的太陽能電池性能下降到原來的65%。
研究人員表示：“我們的鈣鈦礦太陽能電池是迄今為止報道的效率最穩(wěn)定的電池之一，我們的最新研究為鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)商業(yè)化和廣泛采用奠定了基礎(chǔ)，業(yè)界人士可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)和完善這一技術(shù)，以設(shè)計出更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。” (記者劉霞)
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