新型鈣鈦礦轉換效率達 25%,還有效提高電池壽命

作者 | 發布日期 2024 年 04 月 11 日 10:24 | 分類 太陽能 , 能源科技 line share follow us in feedly line share
新型鈣鈦礦轉換效率達 25%,還有效提高電池壽命


鈣鈦礦太陽能應用潛力高,製程簡易、轉換效率成長迅速,為備受看好的下一代太陽能產品,現在美國科學家又再加速鈣鈦礦太陽能電池的商業進展,讓大面積電池製造更簡易之外,還有效提高材料的耐用性。

目前市面上的太陽能板都是由矽晶製成,效率平均落在 22% 左右,雖然已經規模商業化、技術相當成熟,但矽晶製程也是昂貴且能源密集,相較之下鈣鈦礦為合成半導體材料,生產成本低、也可將更多的日照轉換成電。

然而商業規模鈣鈦礦太陽能製程也有許多挑戰,其中一個就是「將半導體塗覆到玻璃基板上」。現在的鈣鈦礦塗層過程必須在充滿非惰性氣體(如氮氣)的小型容器中進行,防止鈣鈦礦與氧氣反應、降低性能。

但這種方法就不利於製造大面積鈣鈦礦電池,美國科羅拉多大學博爾德分校化學與生物工程教授 Michael McGehee 表示,開始對大片玻璃鍍膜時,充氮盒子中進行鍍膜就變得越來越困難。

因此團隊開始尋找,另外一種避免鈣鈦礦材料與空氣產生破壞性反應的方法。

他們發現,在塗覆前,可以在鈣鈦礦溶液中添加甲酸二甲胺(DMAFo),能有效防止材料氧化,之後該製程就可以在小盒子外的環境中進行。實驗顯示,使用 DMAFo 添加劑製成的鈣鈦礦電池,效率更接近 25%,與目前鈣鈦礦電池 26% 的效率記錄相當。

添加劑還提高了電池的穩定性。新研究顯示,用 DMAFo 製成的鈣鈦礦電池在研究人員將其暴露在模擬陽光的 LED 光下 700 小時後,仍維持 90% 效率。相較之下,在沒有 DMAFo 且在環境空氣中製備的電池,僅在 300 小時後就迅速降解。

McGehee 的團隊正在積極開發串聯電池,其實際效率超過 30%,並且具有與矽電池板相同的使用壽命。

雖然說研究顯示大幅延長材料耐用性,但一年長達 8,000 小時,還需要時間更長的測試,來確定鈣鈦礦電池的使用壽命,團隊認為,現在要說鈣鈦礦電池穩定性可與矽晶媲美,還為時過早,但我們正朝這目標前進。

(首圖為是意圖,來源:shutterstock)