在現(xiàn)在的生活中,太陽能產(chǎn)品處處可見,人們用太陽能煮飯,還有太陽能熱水器等等,無處不見太陽能產(chǎn)品,當然,最重要的還是太陽能發(fā)電,但是目前的技術并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電。
自19世紀50年代以來,硅一直是太陽能電池中使用的主要半導體材料,因為硅的半導體特性與太陽光線的光譜非常吻合,并且相對豐富且穩(wěn)定。但是,常規(guī)太陽能電池板中使用的硅晶體需要昂貴的多步驟制造過程,耗費大量能量。在尋找替代物時,科學家利用鈣鈦礦的可調(diào)性來制造具有與硅相似性質(zhì)的半導體。
上??萍即髮W物質(zhì)學院陳剛團隊選用烷基胺鹽對三維無甲胺鈣鈦礦薄膜表面進行后處理,在鈣鈦礦和電荷傳輸層之間構(gòu)筑界面層,提升無甲胺鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。
香港城市大學的研究團隊近年來一直在探索提高全無機鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換效率的方法。他們在制備鈣鈦礦的過程中添加了特制的小分子6T1C-4F。
利用同步輻射掠入射X射線衍射、紫外光電子能譜、紫外—可見吸收光譜以及熒光光譜等技術,全面研究界面層的結(jié)構(gòu)和組成,并從缺陷鈍化效果、能級匹配和薄膜疏水性等方面探討界面層的結(jié)構(gòu)和組成與器件性能的關系。
研究結(jié)果還顯示,在連續(xù)照射350小時后,電池的能量轉(zhuǎn)化效率只下降了約15%。這說明添加6T1C-4F以鈍化鈣鈦礦的表面,不僅能保護鈣鈦礦的表面免受濕氣、氧氣和光線的侵蝕,而且結(jié)晶的顆粒增大了,能有效減少晶界缺陷及電流流失,使得全無機鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性均有所提高。
2012年,研究人員首先發(fā)現(xiàn)了如何使用鹵化鈣鈦礦作為光吸收層來制作穩(wěn)定的薄膜鈣鈦礦太陽能電池,其光子至電子的光轉(zhuǎn)換效率超過10%。從那時起,鈣鈦礦型太陽能電池的太陽光-電能轉(zhuǎn)換效率猛增,實驗室記錄為25.2%。研究人員還將鈣鈦礦光伏電池與常規(guī)晶硅電池結(jié)合在一起,這些“硅-鈣鈦礦”串聯(lián)電池的記錄效率目前為29.1%(超過常規(guī)硅電池的27%的記錄),并且還在迅速上升。隨著電池效率的迅速提高,鈣鈦礦光伏電池和鈣鈦礦疊層串聯(lián)太陽能電池可能很快成為傳統(tǒng)晶硅光伏電池的廉價,高效替代品。
太陽能雖然可以產(chǎn)生很大能量,但是現(xiàn)在的技術還不足以保證人類所有的運轉(zhuǎn),這就需要我們保護能源,從自己做起,從身邊的點滴做起,節(jié)約能源,是我們?nèi)祟惷恳粋€人應盡的責任。