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可再生能源技術重要裡程碑

鈣鈦礦太陽能電池壽命延至30年

2022年06月17日08:25 | 來源:科技日報
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原標題:鈣鈦礦太陽能電池壽命延至30年

科技日報北京6月16日電 (實習記者張佳欣)據最新一期《科學》雜志報道,美國普林斯頓大學研究人員開發出了第一個具有商業可行性的鈣鈦礦太陽能電池,這標志著一種新興的可再生能源技術的重要裡程碑。該團隊預計,他們的設備可在超過行業標准的情況下運行大約30年,遠遠超過太陽能電池20年壽命的門檻。

該設備不僅經久耐用,還符合通用的能效標准。這是此類電池中第一個可與硅基電池性能相媲美的電池。

鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結構的半導體,非常適合用於太陽能電池技術。它們可在室溫下制造,使用的能源比硅少得多,因此生產成本更低,更可持續。

早期的鈣鈦礦型太陽能電池(PSC)在2009—2012年間問世,隻能持續幾分鐘。2017年的紀錄是電池在室溫連續照明下工作了一年,而新設備能在類似實驗室條件下運行5年。研究人員表示,這一創紀錄的設計突顯了PSC的耐用潛力,特別是作為推動太陽能電池技術超越硅極限的一種方式。

此次,研究人員對不同材料進行了分層,以優化光吸收,同時保護最脆弱的區域不受照射。他們在兩個關鍵成分之間開發了一層超薄的“二維覆蓋層”:吸收鈣鈦礦層和由銅鹽及其他物質制成的荷電層。目標是防止鈣鈦礦半導體在幾周或幾個月內燒毀。

研究人員還對這些設計進行了數十次排列,改變幾何結構中的微小細節及覆蓋層數,並嘗試了數十種材料組合。實驗結果顯示,新設備在平均溫度約為35℃且連續照明至少5年的情況下,可發揮出80%以上的峰值效率。

研究人員表示,從長遠來看,鈣鈦礦可在室溫下制造,其制造可避免燃燒大量的化石燃料。但新技術的開發並不意味著PSC將在很大程度上取代硅設備,而是對舊技術的補充,從而使太陽能電池板更便宜、更高效、更耐用,並將太陽能擴展到現代生活中更多新領域。

(責編:羅知之、陳鍵)

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