新加坡研究人員發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)環(huán)境破壞較小的、可在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)鈣鈦礦太陽電池的方法,這種方法不再需要以前使用的鉛。
新加坡南洋理工大學(xué)(NTU Singapore)的科學(xué)家們用鋅基封蓋層取代了鈣鈦礦太陽電池的傳統(tǒng)封蓋層,傳統(tǒng)封蓋層會(huì)導(dǎo)致有毒鉛的產(chǎn)生。
試驗(yàn)的結(jié)果是用鋅化合物蓋住的一英寸見方的鈣鈦礦電池。檢查顯示,電池被有效密封,鈣鈦礦沒有受到化合物層的影響。由Sum Tze Chien和Lam Yeng Ming教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員表示,這代表著向更環(huán)保、更可行的鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化生產(chǎn)邁出了一步。
使用鈣鈦礦太陽電池的最大缺點(diǎn)之一是它們對(duì)環(huán)境的影響。南洋理工大學(xué)物理與數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院研究員Ye Senyun博士稱,“通過把鋅和其他無毒金屬用于覆蓋層,我們的創(chuàng)新方案有可能解決鈣鈦礦太陽電池大面積推廣時(shí)面臨的一個(gè)主要障礙。”
研究人員還表示,這種鋅的創(chuàng)新工藝為其他可以改善鈣鈦礦電池性能的材料和化合物的開發(fā)打開了大門。
盡管鈣鈦礦電池的效率水平和性能都創(chuàng)下了紀(jì)錄,但由于暴露在氧氣、濕氣和光線下的衰減水平不可持續(xù),因此它們尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。這種衰減也讓研究人員擔(dān)心,鉛可能會(huì)從受損電池中逸出(雖然數(shù)量很少),污染周圍環(huán)境。
全球各地的實(shí)驗(yàn)室都進(jìn)行了鈣鈦礦測試并公布了相應(yīng)的效率結(jié)果。此前,澳大利亞國立大學(xué)的研究人員公布了30.3%的硅-鈣鈦礦串聯(lián)電池效率,而鈣鈦礦效率的世界紀(jì)錄目前由Helmhotz-Zentrum Berlin保持。該研究機(jī)構(gòu)聲稱,一塊1厘米見方電池的效率達(dá)到了32.5%。
半前體vs.全前體
生產(chǎn)鈣鈦礦電池蓋層的"傳統(tǒng)"方式采用的是半前體(HP)方法。一種前體化學(xué)物被放置在鈣鈦礦層上,形成保護(hù)封蓋的一部分,而另一種則通過第一個(gè)前體和鈣鈦礦之間的反應(yīng)形成,從鈣鈦礦層內(nèi)將鉛離子向上吸入以形成鉛基封蓋層。
南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種全前體(FP)方法,即使用直接相互反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)制造封蓋層,然后用于鈣鈦礦層。鋅基化合物由鹵化鋅鹽和PEAI制成,溶解在名為乙腈的溶劑中,然后涂覆在快速旋轉(zhuǎn)的鈣鈦礦層上。之后,這些層通過加熱被密封,將鈣鈦礦和封蓋層結(jié)合在一起。
由于無需以化學(xué)方式從鈣鈦礦中提取,這種方法避免了有毒鉛的使用。
原標(biāo)題:鈣鈦礦電池新制造方法:避免有毒鉛使用!