科学家使高性能混合钙天富注册钛矿太阳能电池更加安全

时间:2020-09-12 14:09 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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两个实验室的太阳能电池样品,一个(右)在背面涂了一层铅吸收保护膜。学分:北伊利诺伊大
 
2020年2月19日,北伊利诺斯大学和位于科罗拉多州戈尔登市的美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员在《自然》杂志上报道了混合钙钛矿太阳能电池的潜在突破。
 
钙钛矿太阳能电池被认为是太阳能领域的新星,它能将光转化为电能。与传统硅基太阳能电池相比,它们的生产成本可能更低、更简单,而且至少在小规模的实验室环境中,已经证明了可与之媲美的效率水平。但在它们成为具有竞争力的商业技术之前,仍存在一些关键挑战。
 
一个主要的挑战是铅的使用。大多数性能最好的混合钙钛矿太阳能电池都含有水溶性铅,这引起了人们对损坏电池可能产生泄漏的担忧。天富注册
 
在牛涛(音)和朱凯(音)的带领下,一组科学家开发出了一种技术,通过在太阳能电池的正反两面涂上铅吸收膜,来隔离用于制造钙钛矿太阳能电池的铅,并将潜在的有毒物质泄漏降到最低。
 
李珣和许涛
 
牛太阳能电池研究员李迅(左)是化学和生物化学研究生,许涛是化学和生物化学教授。学分:北伊利诺伊大学
 
“铅毒性问题一直是钙钛矿太阳能电池领域最棘手、最后一公里的挑战之一,”徐说。“我们认为我们有一个非常有希望解决这个问题的方法,它可能会改变游戏规则。天富注册
 
“在电池损坏的情况下,我们的设备会捕获绝大多数的铅,防止它渗入地下水和土壤。我们使用的薄膜不溶于水。”
 
科学家们说,在实验室环境中太阳能电池严重损坏的情况下,铅吸收膜隔离了96%的铅泄漏。他们的实验进一步表明,铅吸收层不会对电池性能或长期运行稳定性产生负面影响。
 
钙钛矿太阳能电池之所以得名,是因为它们使用的晶体结构与钙钛矿中的晶体结构相似。在这些太阳能电池中钙钛矿结构的化合物是最常见的有机-无机卤化铅混合材料。
 
防止钙钛矿太阳能电池中的铅泄漏
 
学分:北伊利诺伊大学
 
大约十年前,科学家开始研究这些晶体结构用于太阳能电池,并迅速提高了它们的太阳能转换效率。传统的硅太阳能电池是用高温精密工艺生产的,而钙钛矿可以用室温化学溶液制造。
 
新开发的“设备上的隔离方法”可以很容易地与当前的钙钛矿太阳能电池配置结合,徐说。
 
一层透明的铅吸收膜被涂在太阳能电池正面的导电玻璃上。该隔离膜含有强的铅结合膦酸基团,但不妨碍细胞捕获光。在金属电极背面使用了一种较便宜的聚合物膜,它与铅螯合剂混合使用,不需要透明。
 
徐说:“这些材料都是现成的,但从来没有用于过这个用途。”“光线必须进入电池才能被钙钛矿层吸收,而正面的薄膜实际上起到了抗反射的作用,只是提高了一点透明度。”
 
 
铅泄漏的测试包括锤击和粉碎2.5-x-2.5 cm电池的正面玻璃,以及在将太阳能电池浸入水中之前用刀片刮擦电池背面。这些薄膜可以吸收因进水而严重受损细胞中的绝大多数铅。
 
“值得注意的是,所论证的铅封存方法也适用于其他基于钙钛矿的技术,如固态照明、显示器和传感器应用,”NREL的资深科学家Zhu说。
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