澳大利亞莫納什大學(xué)的研究人員與中國武漢理工大學(xué)開展了一項(xiàng)合作，雙方表示，他們能夠使用醋酸鉛作為制造甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽能電池的前體材料，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21%。

據(jù)稱，該效率是由非鹵化物鉛源制成的設(shè)備的佳記錄結(jié)果。這可以為工業(yè)化制造耐用、高效的鈣鈦礦光伏鋪平道路。

通常，大多數(shù)鈣鈦礦太陽能電池研究使用的是鹵化鉛，特別是一種被稱為碘化鉛的化合物。但碘化鉛的純度必須達(dá)到99.99%，因此在電池中的使用成本很高。

為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)成為首 個(gè)使用醋酸鉛而不是碘化鉛制造穩(wěn)定的甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽能電池的團(tuán)隊(duì)。

測(cè)試裝置顯示出很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在65°C下運(yùn)行3300小時(shí)后仍能繼續(xù)工作，沒有出現(xiàn)效率損失。

使用這些電池的較小的原型太陽能組件實(shí)現(xiàn)了18.8%的效率。大面積的鈣鈦礦層通過一個(gè)單一步驟的葉片涂層制成，證明了工業(yè)化制造的潛在可行性。

首 席作者、莫納什大學(xué)博士生Jie Zhao表示："我們已經(jīng)能夠在一步式旋涂工藝中使用醋酸鉛，獲得完 美的、高質(zhì)量的甲酰胺-銫鈣鈦礦薄膜......由于我們不需要抗溶劑，我們可以通過葉片涂層等大規(guī)模技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這意味著具備了工業(yè)化生產(chǎn)的可行性?！?

秘密成分銨

與硅相比，由鈣鈦礦制成的薄膜太陽能電池具有改變太陽能領(lǐng)域的潛力，因?yàn)樗鼈兊闹圃斐杀镜汀㈧`活性高而且?guī)犊烧{(diào)節(jié)。

然而，研究人員仍在努力解決可靠性問題，必須找到一種方法來制造可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備。

由于其卓 越的穩(wěn)定性，研究人員確定，使用甲酰胺和銫制造的鈣鈦礦是理想的商用候選方案。之前使用醋酸鉛作為前體合成它們的嘗試失敗了。

為了調(diào)查和解決這個(gè)問題，研究人員研究了基本的分子機(jī)制。

通過X射線衍射和核磁共振波譜，研究人員確定了在關(guān)鍵階段使用銨作為揮發(fā)性陽離子(帶正電的離子)的必要性。

特約作者Sebastian Fürer表示，“銨的存在起到了在退火過程中驅(qū)除殘留醋酸的作用，不會(huì)形成不需要的副產(chǎn)品?！?

研究人員表示，化學(xué)合成物醋酸鉛是一種非常有前途的替代前體，可以創(chuàng)造出比鹵化鉛缺陷更少的光滑薄膜。

到目前為止，醋酸鉛僅被用于制造甲基銨或銫基鈣鈦礦，這些物質(zhì)相對(duì)不穩(wěn)定，不適合實(shí)際應(yīng)用。

通訊作者Wenxin Mao表示：“我們?yōu)檎麄€(gè)研究界提供了制造高質(zhì)量鈣鈦礦太陽能電池的第 二種方法?！?

Helmholtz-Zentrum Berlin中心的研究人員表示，他們?cè)诏B層太陽能電池中實(shí)現(xiàn)了32.5%的轉(zhuǎn)換效率，這是這項(xiàng)技術(shù)有史以來的高紀(jì)錄，也是一項(xiàng)世界紀(jì)錄。這種新的疊層太陽能電池由一個(gè)底部硅電池和一個(gè)頂部鈣鈦礦電池組成。

11月，來自德國斯圖加特Baden-Württemberg太陽能和氫氣研究中心的一個(gè)研究小組將鈣鈦礦與銅銦鎵硒相結(jié)合，打造出效率超過21%的疊層太陽能組件。