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光電轉(zhuǎn)化率達(dá)26.1% 鈣鈦礦電池獲得新成果
2023年11月03日 14:32:46
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5667
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，越來(lái)越多的清潔能源技術(shù)開(kāi)始被關(guān)注，其中頗具代表性的便是太陽(yáng)能。作為人類(lèi)現(xiàn)階段變可以有效利用的清潔能源之一，太陽(yáng)能具有能量大、半永久、清潔、廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且從技術(shù)側(cè)面來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能的使用門(mén)檻相對(duì)較低，具體到產(chǎn)業(yè)上就是相對(duì)規(guī)模下的裝機(jī)成本低、運(yùn)維成本低。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，越來(lái)越多的清潔能源技術(shù)開(kāi)始被關(guān)注，其中頗具代表性的便是太陽(yáng)能。作為人類(lèi)現(xiàn)階段變可以有效利用的清潔能源之一，太陽(yáng)能具有能量大、半永久、清潔、廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且從技術(shù)側(cè)面來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能的使用門(mén)檻相對(duì)較低，具體到產(chǎn)業(yè)上就是相對(duì)規(guī)模下的裝機(jī)成本低、運(yùn)維成本低。
但即便如此，太陽(yáng)能的實(shí)際運(yùn)用卻依舊存在許多難題，并且這些難題許多恰恰也反映在設(shè)備之上。事實(shí)上，即便是如今，太陽(yáng)能電池的光伏轉(zhuǎn)化效率以及不算高，這也就導(dǎo)致了太陽(yáng)能利用設(shè)備的建設(shè)非常依賴(lài)地域與環(huán)境，并且本身太陽(yáng)能電池是存在損耗的，廢棄電池存在的污染難題也需要考慮進(jìn)去。而這些問(wèn)題依舊引出了目前太陽(yáng)能的兩個(gè)重要發(fā)展方向——太陽(yáng)能電池材料及其轉(zhuǎn)化率。
目前，常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池使用的是用半導(dǎo)體硅﹑硒等材料，理論轉(zhuǎn)化率大概是25%，實(shí)際轉(zhuǎn)化率大概在22%以上。而第三代太陽(yáng)能電池則把目光聚焦到鈣鈦礦上。鈣鈦礦是指一類(lèi)陶瓷氧化物用它來(lái)制造太陽(yáng)能電池，不但成本更低，制造難度更低，其可擴(kuò)展性還更強(qiáng)。但是相較于目前常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池，這種有一個(gè)較為嚴(yán)重的問(wèn)題——轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。也正因如此，近年來(lái)，鈣鈦礦電池效率的提升速度明顯放緩，相關(guān)項(xiàng)目也進(jìn)入了“瓶頸期”。
但就在最近，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院似乎找到了突破口。據(jù)悉，該院潘旭研究員和田興友研究員團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科研工作者合作，發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦電池性能較低的主要原因是因?yàn)殁}鈦礦陽(yáng)離子面外分布不均勻。并且該團(tuán)隊(duì)還通過(guò)設(shè)計(jì)添加劑均勻化鈣鈦礦薄膜相分布，成功將鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升到了26.1%。而這同時(shí)也為深入研究陽(yáng)離子面外方向分布提供了一定的基礎(chǔ)。
而幫助團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)這一突破的，則是掠入射X射線(xiàn)衍射技術(shù)以及透射電鏡。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)掠入射X射線(xiàn)衍射與薄膜截面的透射電鏡分析，證明了在薄膜底部存在面間距較小的晶相，并且在薄膜底部顯示出與富Cs鈣鈦礦相關(guān)的特征信號(hào)。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是可視化驗(yàn)證了鈣鈦礦薄膜的陽(yáng)離子組分在面外不均勻分布。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了均勻化的鈣鈦礦薄膜，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了薄膜的作用。據(jù)悉，新研制的反式鈣鈦礦太陽(yáng)電池在2500小時(shí)最大功率電追蹤后仍保持了可靠運(yùn)行穩(wěn)定性。
盡管，這項(xiàng)研究并不能立刻將鈣鈦礦太陽(yáng)電池帶進(jìn)我們的生活，但是卻成功了解決發(fā)展鈣鈦礦太陽(yáng)其中一個(gè)根本難題，為后續(xù)太陽(yáng)電池的發(fā)展打開(kāi)的方向?；蛟S，未來(lái)這類(lèi)電池，真的會(huì)進(jìn)入我們的生活。
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