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?南大學(xué)者利用陰陽(yáng)離子共同作用修補(bǔ)鈣鈦礦電池“漏洞”,大幅提升效率和穩(wěn)定性
日期:2022-07-12   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_sangjuanjuan 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
 據(jù)悉,南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院秦天石教授團(tuán)隊(duì)近期利用一種陰陽(yáng)離子對(duì)鈍化材料,對(duì)鈣鈦礦“晶體大廈”的兩種“孔洞”進(jìn)行修復(fù),全方位對(duì)鈣鈦礦材料進(jìn)行缺陷鈍化,并改變其化學(xué)性質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)效率和穩(wěn)定性的兼得,相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《材料》上。

“在‘雙碳’背景下,提高鈣鈦礦材料及電池的環(huán)境穩(wěn)定性對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池商業(yè)化至關(guān)重要。”

秦天石介紹,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率,堪比目前商業(yè)化的硅太陽(yáng)能電池,但由于其制作工藝簡(jiǎn)單,更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保,已成為全世界科學(xué)家研究的“寵兒”,有望為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)添磚加瓦。

然而,令研究者頭疼的是,目前的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池依然對(duì)濕度、溫度、光照的變化十分敏感,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在溫度升高、受到照射及遇水時(shí)極易降解,存在穩(wěn)定性差等突出問題。

“鈣鈦礦材料如同食鹽,是由陰離子與陽(yáng)離子共同構(gòu)成的一種晶體。”

秦天石形象地介紹,在微觀世界中,這座“晶體大廈”存在著諸多缺陷孔洞,會(huì)讓外界水汽通過孔洞進(jìn)入“大廈”內(nèi)部,隨著存水量的不斷增加,最終“大廈”將會(huì)倒塌。從宏觀角度來說,鈣鈦礦晶體就被分解破壞了。因此,科學(xué)家研發(fā)出各種材料對(duì)這座“大廈”的缺陷進(jìn)行修補(bǔ),保護(hù)它不受外界水汽侵蝕。

秦天石表示,陰陽(yáng)離子共同構(gòu)成晶體,因此鈣鈦礦“晶體大廈”也同時(shí)存在著陰離子缺陷和陽(yáng)離子缺陷這兩種“孔洞”,之前的國(guó)際同行都僅僅只是對(duì)一種“孔洞”進(jìn)行修補(bǔ)。

而他們運(yùn)用一種陰陽(yáng)離子對(duì)鈍化材料,同時(shí)對(duì)鈣鈦礦“晶體大廈”的兩種“孔洞”進(jìn)行修復(fù)。這樣做出來的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性都有大幅的提升。



南京工業(yè)大學(xué)博士研究生王俊淦介紹,這項(xiàng)研究成果在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光下可以實(shí)現(xiàn)超過23%的光電轉(zhuǎn)換效率,已經(jīng)超過了當(dāng)前商用的硅太陽(yáng)能電池效率。同時(shí),通過該陰陽(yáng)離子的協(xié)同作用構(gòu)建兩個(gè)防水隔離層,能有效提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性,從而延長(zhǎng)電池的工作時(shí)長(zhǎng),在連續(xù)光照下實(shí)現(xiàn)超過1000小時(shí)的環(huán)境穩(wěn)定性。

“通過這項(xiàng)研究,我們用一個(gè)策略同時(shí)解決了多個(gè)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的痛點(diǎn),也為嘗試制備更大面積的太陽(yáng)能電池增添了信心,為實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池商業(yè)化做好了準(zhǔn)備。”秦天石說。

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?原標(biāo)題:南大學(xué)者利用陰陽(yáng)離子共同作用修補(bǔ)鈣鈦礦電池“漏洞”,大幅提升效率和穩(wěn)定性 
 
 
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