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太阳能技术的“圣杯”设定“不可持续的硅”成历史

2024-06-26 20:55阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2614811577

太阳能技术的“圣杯”设定“不可持续的硅”成历史

By Nicola Williams
published 15 minutes ago
Engineering
太阳能的突破看到科学家们稳定化钙钛矿晶体用于未来的太阳能电池板，承诺更高效和可持续的绿色技术。
太阳能技术的“圣杯”设定“不可持续的硅”成历史

撒一种专门设计的二维（2D）钙钛矿 “风化” FAPbI3前体溶液，不仅改善FAP
bI3太阳能电池的效率，还改善它们的耐久性。 (Image credit: Photos by Jeff Fitlow/Rice University)
在一项可能彻底改变太阳能行业的一个突破中，研究人员已经合成了由钙钛矿制成的高度耐用的太阳能电池 - 钙钛矿是一种常见的晶体结构（以它的天然形式一种钙钛氧化物矿物）。
太阳能是发展最快的能量技术并在减少温室气体排放中起一个关键角色。太阳能将阳光转化为电能并被用于各种应用，包括照明、供暖、制冷、计算机、电子和动力机械。
由硅制成的太阳能电池板有一个约为25 年的使用寿命。它被尝试和被测试，但用硅是环境上不可持续的，因为它是一种不可再生的有限资源。例如，最耐用的太阳能电池板使用纯硅，这生产成本高昂且效率低下。
科学家们说，近年来钙钛矿作为一种更便宜、浪费更少的材料已经显示出承诺，但有远更少的耐久性。天然钙钛矿是罕见的，但能被人工合成为一种宿主电荷阳离子的ABX3晶体结构的有机-无机化合物。
它们就像在今天太阳能技术中发现的那些一样用一个活跃的光收集层工作。但它们在商业上是不可行的，因为它们有测量只几个月的寿命。它们还易于化学的和热的不稳定性，并且问题能在生产期间发生（它们容易受到湿气和氧气破坏）。
科学家们目标是通过创建新的设计策略来解决这些稳定性问题，并在6月13日发表在《科学》杂志上的一项研究中发表了他们的发现。他们从钙钛矿创造了一种新的结构，理论上能像硅基太阳能电池一样长持续。
莱斯大学材料科学和纳米工程研究生艾萨克梅特卡夫说，“钙钛矿太阳能电池是这种新型太阳能电池技术的圣杯。这是因为钙钛矿理论上能被比像硅或砷化镓一样无机太阳能电池重大的更便宜制造，为什么的原因是因为它们能在低温被溶液处理。基本上，你能拿一个钙钛矿前体的墨水，你能把它涂在一块玻璃上，然后加热起它，然后你有一个钙钛矿”。
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基于过去的研究和其他寻求来改进稳定性的近期研究，该团队集中在甲脒碘化物上，这是制造钙钛矿太阳能电池中的一种前体（以它的增强的光吸收和热稳定性闻名）。
他们将前体的一种可溶性形式引入到一个二维钙钛矿层，并将它们暴露到140华氏度（60摄氏度）以上的热中。这是一个在其甲脒基碘化物太阳能电池的稳定性已知被限制的温度。长时间曝光意味着该团队产生了“超稳定”的3D钙钛矿。
重要的是，设计钙钛矿的新方法让它们适合溶液处理方法，并意味着它们可以被更大规模生产。科学家们说，这项研究标志着在带钙钛矿太阳能电池到成熟上一个重要一步。
https://www.livescience.com/technology/engineering/holy-grail-of-solar-technology-set-to-consign-unsustainable-silicon-to-history

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