鈣鈦礦太陽能壽命問題有解?美國科學家發現根本原因

作者 | 發布日期 2022 年 03 月 17 日 9:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


鈣鈦礦太陽能為備受矚目的下一代光電技術,轉換效率高、製程相對簡易,但其致命缺點在於,容易在陽光下分解,這對於「靠陽光吃飯的」太陽能板來說是一大傷害,現在美國科學家找到衰退背後原因,並提出簡單的解決方案。

長期矽晶太陽能一直以來都是太陽能產業的龍頭,沒有任何一種材料在效率、壽命、成本等綜合條件評比下與之媲美,但金屬鹵化物鈣鈦礦身為後起之秀,正迅速崛起,短短十年內效率已接近 25%,且更便宜、更輕巧也更靈活。

只可惜鈣鈦礦材料在陽光直射下容易分解,隨著時間流逝效率自然下滑,過去科學家試圖透過添加大分子、舊顏料、由頭髮製成的碳奈米點、2D 添加劑、辣椒化合物或量子點來解決壽命問題。

不過加州大學洛杉磯分校(UCLA)研究人員發現,鈣鈦礦太陽能衰退的背後原因,一切源於「去除缺陷(correct defect)和提高效率」的表面處理。太陽能電池表面的有機離子,雖然可以提高太陽能發電效率,反之也造成耐用性低下,畢竟電子聚集在表面就會破壞鈣鈦礦原子的排列,隨著時間的推移導致分解。

因此團隊透過在表面處理中配對正負離子來解決這個問題,有助於維持電池表面中性和穩定,也不會攪亂缺陷預防處理。UCLA 團隊測試解方效果後,研究人員將太陽能電池放置在全天候在強光下測試,模擬加速老化條件,在這些條件下 2,000 多個小時後,太陽能電池仍維持 87% 的效率,遠遠高於未處理電池的 65%。

論文共同第一作者 Shaun Tan 表示,這是至今效率最穩定的鈣鈦礦太陽能電池之一,與此同時團隊還奠定新的基礎知識,未來社群可以基於這份研究基礎進一步開發和改進,設計出更穩定的鈣鈦礦太陽能電池。

(首圖來源:UCLA