利用長時間照明減少鈣鈦礦晶格缺陷,將轉換效率提升到 20%

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 12 日 7:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電池 follow us in feedly

鈣鈦礦電池為太陽能後起之秀,具有成本低與應用彈性高等優點,而美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)與萊斯大學近日更發現,可藉由連續照明來穩固鈣鈦礦晶格,進而將鈣鈦礦電池轉換效率從 18.5% 升到 20.5%。




研究發現長時間燈光照明可減少鈣鈦礦晶格的應變(strain)效應,讓晶格可以均勻向外膨脹。晶格膨脹除了可提升轉換效率,還可以「固化(curing)」鈣鈦礦晶體結構中的缺陷,並讓更多電子在材料中移動。

(Source:萊斯大學

研究員藉由模擬超過 30 種碘化物(iodide)薄膜鈣鈦礦結構,發現燈光照射後,原子鬆弛的化學鍵跟鈣鈦礦與電極之間的障壁(barriers)會逐漸消失。該效果在關閉燈光後還可維持 30 分鐘,且照射期間薄膜保持恆溫控制,因此研究排除熱量因素。

根據研究,實驗最佳成果是將轉換效率從 18.5% 提升到 20.5%,且平均效率皆達到 19% 以上,而電池高效率連續運作 800 小時後,還可維持 85% 的運作效率,使用 1,500 小時後也沒有任何光衰減反應(induced degradation)。

LANL 科學家 Aditya Mohite 表示,這項研究讓科學家更了解如何讓鈣鈦礦電池穩定運作,並更理解晶格的動態結構與軟度,為鈣鈦礦晶格的相行為(phase behavior)與突現(emergent)行為研究找出新方向。

由於排除多項晶格缺點,該研究進一步讓鈣鈦礦電池朝商業化邁進,目前該研究已發表在《科學》(Science)期刊,團隊先前也於 2017 年 9 月發表類似研究,藉由光線與濕度消除鈣鈦礦晶格缺陷,這次他們則再深入探討,並認為此效應是鈣鈦礦電池的市場擴展關鍵。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:pixabay