蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，倫敦瑪麗女王大學(xué)（Queen Mary University of London）的研究人員開發(fā)了一種新工藝，以生產(chǎn)穩(wěn)定的鈣鈦礦材料，制造更高效的太陽能電池。

（圖片來源：倫敦瑪麗女王大學(xué)）

在太陽能電池中，晶體硅是應(yīng)用最廣泛的材料。然而，由金屬鹵化物鈣鈦礦材料制成的鈣鈦礦太陽能電池，可能成本更低、更高效。現(xiàn)在，鈣鈦礦型太陽能電池在效率方面，可與更成熟的硅基太陽能電池相媲美。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于，這種電池存在化學(xué)不穩(wěn)定性。鈣鈦礦材料對(duì)水分、氧氣甚至光線都非常敏感，在空氣中會(huì)迅速降解。

一種甲脒鈣鈦礦（formamidinium perovskite）材料有助于解決這一問題。這種鈣鈦礦材料名為FAPbI3，具有純凈的黑色晶體結(jié)構(gòu)，比其他許多鈣鈦礦在化學(xué)上更穩(wěn)定。在太陽能電池中，與現(xiàn)有鈣鈦礦材料相比，其光學(xué)特性也更適合高效吸收光線和發(fā)電。然而，制造這種黑色的穩(wěn)定材料并不容易，往往會(huì)形成不適合太陽能電池的黃色相。

在此項(xiàng)研究中，研究人員提出一種制造FAPbI3的新工藝。制造FAPbI3的挑戰(zhàn)之一在于，高溫（150℃）會(huì)導(dǎo)致材料中的晶體拉伸變緊，從而促進(jìn)形成黃色相。以往的報(bào)告中額外使用少量化學(xué)物質(zhì)，以在這些條件下幫助形成FAPbI3。然而，在大規(guī)模制造太陽能電池時(shí)，很難控制這些添加劑的均勻性和數(shù)量，而且加入這些添加劑所產(chǎn)生的長(zhǎng)期影響尚不清楚。

此項(xiàng)研究中提出的新方法是，在更低的溫度下（100℃），將FAPbI3薄膜暴露在含混合溶劑的氣溶膠中。研究人員發(fā)現(xiàn)，只需一分鐘，就可以形成非常穩(wěn)定的黑色相FAPbI3。相比之下，其他方法大約需要20分鐘。另外，降低溫度有助于使材料中的晶體“放松”。研究人員表示，比起其他常用的基于甲銨的混合鈣鈦礦，采用純甲脒鈣鈦礦，有望生產(chǎn)出更高效、更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。該工藝易于擴(kuò)大規(guī)模，這對(duì)其商業(yè)化具有重要意義。

這項(xiàng)研究展示了一種新的、更有效的方法，可以制造純凈和穩(wěn)定的黑色甲脒鈣鈦礦FAPbI3。這種工藝采用“倒置”鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)，并且退火溫度較低，因此非常適合在塑料上制造柔性太陽能電池，有望獲得廣泛應(yīng)用，例如服裝和汽車。

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