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硅太阳能电池终将走上末路?

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  • 时间:2019-08-15
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   导读:硅对于太阳能行业的重要性(它对于IT行业的重要性众所周知)就如同石油对于汽车行业的重要性:硅是一个必不可少的元素,没有它就不会有一个行业的发展。然而如今,更加节能的材料可能会对它构成挑战,并且某一天会取而代之。 钙钛矿(Perovskites)是一组与


  “硅”对于太阳能行业的重要性(它对于IT行业的重要性众所周知)就如同石油对于汽车行业的重要性:硅是一个必不可少的元素,没有它就不会有一个行业的发展。然而如今,更加节能的材料可能会对它构成挑战,并且某一天会取而代之。


  “钙钛矿”(Perovskites)是一组与原始钙钛矿具有相同矿物结构的材料,它是19世纪发现的一种矿物原料。这些材料对于太阳能的研究来说并不陌生。它们具有一些非常吸引人的特性,能够以比硅更低的成本来提高太阳能面板效率。目前,一支国际科学家团队在钙钛矿太阳能研究的道路上更进了一步。


  在科学杂志上发表的一篇论文中,该团队报告了钙钛矿化合物CsPbI3的测试结果,该化合物在太阳能发电方面的效率高于同类材料。


  机械工程师学会(The Institution of Mechanical Engineers)引用该研究一位研究人员的话说:“我们对于CsPbI3可以与行业领先的材料相竞争的结果而感到兴奋。从这个初步结果来看,我们将致力于提高材料的稳定性、拓展其商业前景。”


  实际上,太阳能发电出现质疑时,钙钛矿材料的稳定性便成为了一个问题。正如英国机械工程师学会(Imeche)所解释的那样,CsPbI3经常在其α期中进行研究,这是一种众所周知的晶体结构,因其呈现黑色而被定为黑暗期。这个阶段特别适合吸收阳光,不幸的是,它也是不稳定的----其结构迅速降解成黄色的物质,不太能吸收阳光。


  这是第二阶段-----黄色阶段----团队成员专注于本阶段的研究。具体而言,在此阶段,他们把注意力都集中在薄片一样的钙钛矿太阳能电池上的一些裂缝,并且消除这些裂缝以扫除电流的障碍。他们使用一种化学物质:碘化胆碱溶液(choline iodide solution),并且发现利用它除了消除掉裂缝外,该化合物的发酵效率从15%提高到了18%。


  这一发现紧接于另一个发现,由比利时鲁汶大学(KU Leuven)的研究人员所创。该团队找到了一种方法,通过将钙钛矿粘在玻璃板上并将其加热到330摄氏度,使钙钛矿原子粘在玻璃表面上,从而使钙钛矿保持在黑暗阶段。一旦它们粘在玻璃上,钙钛矿原子就不能移动并形成矿物的黄色阶段。


  研究者朱利安·斯蒂尔(Julian Steele)博士说:“有三个支柱性因素决定了太阳能电池的质量:价格、稳定性与性能。钙钛矿在性能与价格方面有很大优势,但它们的稳定性仍然是一个主要问题。”他还补充说,研究人员使用与国际研究者相同类型的钙钛矿,它恰好是材料中性能最高但最不稳定的变体之一。因此,其结果应适用于其他不稳定的钙钛矿。


  所有这些工作目前都在实验室进行,但钙钛矿肯定是硅太阳能电池的替代品,且颇有前景。随着各种材料的价格越来越低,太阳能发电也越来越便宜,但随着以硅为基础太阳能技术日趋成熟,使得这种技术几乎没有进一步改善的空间。而另一方面,钙钛矿太阳能电池等新兴技术具有很大的进步空间。然而,所有这些潜在的改进是否会实现仍有待观察。 pvnews

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