鈣鈦礦光伏電池新方向:“吃點辣”可提高效率和穩定性(圖)


據報導,近期的一項研究結果表明,辣椒不僅可以幫助人們做出美味佳餚,還可能是更穩定、更高效鈣鈦礦太陽能電池的“秘方”。

數十年來,矽一直主宰著太陽能電池市場,但近年來,其寶座有被奪走的危險。其中增長最快的新產品當屬鈣鈦礦,其效率從2009年的不到4%上升到今年早些時候的20%,接近矽25%的長期記錄。而且它的生產成本也可能更低、更節能。

不僅如此,將其他材料與鈣鈦礦相結合,還能帶來不同的收益。例如,將其與硅結合能提高效率至接近30%,銦有助於提高其功率輸出,而二維添加劑和“體積龐大”的分子可以使其更加穩定。

儘管金屬鹵化物鈣鈦礦半導體代表了最先進的太陽能電池技術的有希望的組成部分,但它們卻受到非輻射複合的困擾,這是一種不良的電子級工藝,會降低效率並加劇熱損失。

鑑於未來可持續的大趨勢,研究人員想尋求一種天然的並且廉價的添加劑,以克服這一局限性並提高太陽能電池的性能。

該研究的主要作者Qinye Bao說:“考慮到辣椒素的電、化學、光學和穩定特性,我們初步發現它是一個很有前途的候選者。”

研究人員只在甲基胺碘化鉛鈣鈦礦(MAPbI3)中加入了0.1%的辣椒素。經研究發現,用這種化合物製成的鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率為21.88%,高於控制裝置中的19.1%。它們的穩定性也得到了提高,在環境空氣中存放800小時後仍能保持原來效率的90%以上。

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在進一步的研究中,研究小組還發現辣椒素通過降低鈣鈦礦薄膜中的密度缺陷,並在不同半導體層之間創造一個更好的界面來促進電荷傳輸。不過,研究人員表示,還需要做進一步的工作來研究辣椒素在其他類型的鈣鈦礦太陽能電池中的作用。