高压处理钙钛矿造出稳定高效太阳能板材料

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【大纪元2021年02月22日讯】(大纪元记者高文森编译报导)钙钛矿是转化效率很高的一种太阳能板材料,而且更便宜、更容易生产,近年来受到很多研究关注。

用这种材料做太阳能板的一大障碍在于,在它的四种原子布局中(研究人员称其为“相位”),三种转化效率都很高,但是在室温下不稳定,容易变成第四种不可用的相位,无法将太阳能转化为电能。

一份由美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学合作的研究突破了这个障碍:把这种材料用钻石砧在高温下挤压处理之后,这种材料的原子布局就固定在高效的状态并得以保持,即使恢复到常温、相对潮湿的空气中也可用。

斯坦福大学材料和能源研究所(SIMES)的研究员林郁(Yu Lin,音译)说:“这是第一份使用压力控制这种材料稳定性的研究,这的确提供了很多应用的可能性。现在我们找到了处理这种材料的优质办法,有希望扩大规模用于商业生产,还可以用相同的办法处理钙钛矿的其它相位。”

这份研究用于进行实验的材料是卤化钙钛矿,是碘、铅和铯化合物。研究称,这种材料其中一个名为“黄色”的相位完全无法转化太阳能。之前的研究发现,如果对其施加高压,可以把它变成高效太阳能电池所需的三种原子布局。但是这三种布局仍然不稳定,特别遇到潮湿的空气又容易变回无效的原子布局。

这份研究把钙钛矿在钻石砧内用1000~6000倍大气压进行挤压,并加热到450摄氏度左右。研究人员发现这样处理过后,即使压力、温度都恢复到自然界的状态,在相对潮湿的空气中,仍然保持高效转化率达10~30天时间。

林郁介绍说,他们的实验施加的压力只是合成钻石工业常用压力的十分之一左右。接下来研究组将把实验环境下的成果应用到工业设备上,寻找扩大规模处理这种材料的办法。

这份研究1月19日发表在《自然·通讯》(Nature Communications)期刊上。◇

责任编辑:朱涵儒

 

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