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新研究或大幅提高鈣鈦礦電池壽命
發(fā)布時(shí)間：
2019-04-05
在保證轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上極大地提高電池壽命，是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究者的目標(biāo)。日前，北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系周歡萍課題組和化學(xué)與分子工程學(xué)院嚴(yán)純?nèi)A院士課題組的合作成果“利用Eu3+/Eu2+氧化還原離子對(duì)提高鉛碘鈣鈦礦太陽(yáng)能電池工作壽命”，在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)》主刊。
器件壽命（即穩(wěn)定性）和光電轉(zhuǎn)換效率是決定太陽(yáng)能電池最終發(fā)電成本的兩個(gè)關(guān)鍵因素。全球普遍使用的晶體硅太陽(yáng)能電池，效率已接近理論上限，成本難再下降。因此，兼顧成本和效率優(yōu)勢(shì)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成為該領(lǐng)域最大研究熱門(mén)。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的金屬鹵化物作為吸光層，自2009年以來(lái)，因制備方式簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉和光電性能優(yōu)異而備受關(guān)注，光電轉(zhuǎn)換效率由3.8%迅速升至23.7%，成為當(dāng)前發(fā)展最快的光伏技術(shù)。然而，對(duì)于鈣鈦礦電池而言，其穩(wěn)定性是最難解決的問(wèn)題，且目前我國(guó)對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化急需解決的成本、工藝、壽命等方面關(guān)注較少。
該研究針對(duì)鈣鈦礦材料在光照及熱輻射作用下的不穩(wěn)定性問(wèn)題，提出了一種全新的機(jī)制，即在鈣鈦礦活性層中引入Eu3+/Eu2+的氧化還原離子對(duì)。該離子對(duì)可同時(shí)消除Pb0和I0缺陷，并在器件使用壽命期內(nèi)循環(huán)發(fā)揮作用。基于此，電池初始效率得到提升，特別是其長(zhǎng)期穩(wěn)定性顯著提升，解決了鉛鹵鈣鈦礦電池中限制其穩(wěn)定性的一個(gè)重要本質(zhì)性問(wèn)題，將有力推進(jìn)實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工業(yè)化生產(chǎn)。
據(jù)介紹，該突破還可推廣至其他鈣鈦礦光電器件，對(duì)其他面臨類(lèi)似問(wèn)題的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體器件，也具有重要參考意義。
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