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編者按：來(lái)自Skoltech，IPCP RAS，MSU和UFU的科學(xué)家們已經(jīng)考慮了新型光伏技術(shù)在航天器和衛(wèi)星中的應(yīng)用，并探討了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在伽馬射線照射方面的輻射穩(wěn)定性。該研究的結(jié)果發(fā)表在Journal of Physical Chemistry Letters上。


鈣鈦礦太陽(yáng)能電池代表了一種非常有前途的新興光伏(PV)技術(shù)。自2009年第一個(gè)基于具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)雜鹵化鉛的太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)以來(lái)，它們的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)從3.8%增加到約24%。光伏技術(shù)的這一進(jìn)步是前所未有的。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池被認(rèn)為是光伏技術(shù)的未來(lái)，并且可能取代昂貴的硅基太陽(yáng)能電池板。除了低制造成本之外，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池輕得多，這使得它們對(duì)于空間應(yīng)用具有吸引力。

由Pavel Troshin教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組是首批探索鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在衛(wèi)星和航天器中潛在應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)之一。Skoltech博士 學(xué)生Aleksandra Boldyreva解釋了她的工作的主要結(jié)果：“太空中的太陽(yáng)能電池不僅應(yīng)該承受?chē)?yán)重的太陽(yáng)輻射，而且必須能夠耐受高劑量的伽馬射線以實(shí)現(xiàn)多年的穩(wěn)定運(yùn)行。在我們的工作中，我們研究了具有鈣鈦礦晶格的復(fù)合鹵化鉛Cs 0.15 MA 0.10 FA 0.75 Pb(Br 0.17 I 0.83)3在文獻(xiàn)中稱為三陽(yáng)離子鈣鈦礦，并且被認(rèn)為是該族材料中最穩(wěn)定的。

“鈣鈦礦薄膜和太陽(yáng)能電池暴露在伽馬射線中，劑量高達(dá)5000Gy。太陽(yáng)能電池在暴露于300Gy射線時(shí)看起來(lái)相當(dāng)穩(wěn)定，但是更高的劑量導(dǎo)致短路快速衰減電流密度(J sc)和器件的功率轉(zhuǎn)換效率。使用一套互補(bǔ)的分析技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)器件退化的主要原因與γ射線引起的鹵素相分離有關(guān)。換句話說(shuō)，I -和Br -離子離開(kāi)混晶的晶格并傾向于形成富含溴或碘的單獨(dú)的無(wú)定形或結(jié)晶域。我們小組首次揭示了γ射線引起的鹵離子相分離的異常效應(yīng)。“

總而言之，Skoltech的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，目前的混合鹵化物三重陽(yáng)離子鈣鈦礦不適合空間應(yīng)用。需要具有增強(qiáng)穩(wěn)定性的新型材料，這是Troshin教授研究小組的主要目標(biāo)之一。

原標(biāo)題：研究人員評(píng)估了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在太空應(yīng)用中的潛力