一种硫氰酸胍盐化合物将钙钛矿太阳能电池效率

在《材料化学》杂志发表的一项研究中,萨里高级技术研究所的研究人员详细介绍了他们是如何生产出一种太阳能电池的,这种电池含铅量比普通锡少50%。通过微调他们的锡太阳能电池,研究人员能够制造出一种产品,这种产品能够像硅电池那样吸收红外线。研究人员还发现,通过将纯铅电池与锡混合,可以得到比纯硅电池更好的能量转换结果。

作者:University of Toledo

萨里大学的ATI主任和通讯作者 Ravi Silva教授说:“使用太阳能电池板最终将使我们每个人不仅有助于解决能源危机,而且大大减少化石燃料对气候变化的影响。锡基钙钛矿光伏技术是一项即将到来的技术,它承诺以低成本和对环境友好以及高效的太阳能电池板进行重大改进。我们的新发现使该领域的研究人员能够在降低吸收材料毒性影响的同时获得更高的效率。”

“这是我们等了很久的材料,”Yan说。“太阳能产业正在观望和等待。一些公司已经开始投资这项技术。”

“我们的研究表明,锡基钙钛矿太阳能电池具有惊人的潜力,可以帮助英国等国家在2050年达到碳中和的目标。”

Yan博士说:“我们正在生产效率更高、成本更低的太阳能电池,这显示出帮助解决世界能源危机的巨大希望。这项有意义的工作将有助于我们的孩子和后代保护我们的地球。我们现在在消耗大部分化石能源方面遇到了问题,我们的合作团队致力于改进我们的创新方法来清理混乱。”

萨里大学的研究人员相信他们的锡基钙钛矿太阳能电池可以为太阳能电池板技术的起飞扫清道路,帮助英国实现2050年的碳中性目标。

宋说:“材料成本低,制造成本低,但材料的寿命仍然未知。我们需要继续提高效率和稳定性。”

作者:University of Surrey

这篇发表在《科学》杂志上的最新研究论文概述了光伏团队如何微调铅和锡的混合,以使这项技术更接近其最高效率。目前的努力使新太阳能电池的效率达到了23%左右。相比之下,目前市场上的硅太阳能电池板的额定效率约为18%。

钙钛矿是一种相对较新的材料,价格低廉,而且比硅吸收光的效率更高。与硅不同,钙钛矿可以使用溶液处理的“墨水”来制造,这种“墨水”允许使用低成本材料生产高效、薄和柔性太阳能电池板,同时也允许通过卷到卷的印刷来制造电池。这项技术可以提供多种价格合理的太阳能电池板选项,从壁板到窗玻璃。尽管钙钛矿太阳能电池性能优异,但它们确实含有有毒铅作为成分,这使得有环保意识的科学家探索在保持高效的同时降低技术毒性的方法。

上个月,美国能源部授予Yan博士110万美元的补助金,以继续他与国家可再生能源实验室的合作研究。

随着各国寻求应对气候变化的方法,太阳能电池技术作为一种环保的能源替代品正迅速普及。大多数商用太阳能电池板都使用硅作为光吸收器,这使得太阳能电池板坚硬、沉重且成本高昂。

托莱多大学的物理学家将太阳能电池的性能提升到前所未有的水平,在制造新材料的化学配方和工艺上取得了重大突破。

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科学家们使用一种叫做硫氰酸胍盐的化合物来显著改善铅锡混合钙钛矿薄膜的结构和光电性能。

这项研究的主要作者兼ATI博士生Indrachapa Bandara说:“我们开始看到许多国家正以其应有的严肃性对待气候变化的威胁。如果我们要解决这个问题,把地球的健康放在正确的轨道上,我们需要高性能的可再生能源解决方案。

“此外,铅被认为是一种有毒物质,我决心与太阳能行业合作,确保用这种材料制成的太阳能电池板可以回收利用,这样它们就不会对环境造成危害。”Yan说到。

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“科学是世界上顶尖的学术期刊,与自然并驾齐驱,五个月前严博士发现了一种能产生白光的材料,这种材料可以提高LED灯泡的效率和吸引力,才发表了其他的研究成果,”托莱多大学物理和天文学系教授兼主席Sanjay Khare博士说。他在托莱多大学的重要可持续发展工作可以帮助世界使用清洁能源。

与美国能源部国家可再生能源实验室和科罗拉多大学合作,托莱多大学的物理教授Yanfa Yan博士预计,这种被称为串联钙钛矿太阳能电池的超高效材料将在不久的将来在消费市场上的全尺寸太阳能电池板上首次亮相。

大约五年前,Yan在托莱多的团队发现了钙钛矿的理想特性,此后他将20年的经验集中在生产一种全钙钛矿串联太阳能电池上,该电池将两种不同的太阳能电池结合在一起,以增加利用太阳光谱的两个不同部分产生的总电能。

Yan是半导体、材料合成和薄膜太阳能电池制造中缺陷物理和电子特性理论的专家。

虽然Yan的团队已经提高了材料的质量和以低成本制造它们的工艺,但还需要取得更多的进展。

钙钛矿是一种通过化学形成特殊晶体结构的复合材料,它将取代硅,硅目前仍然是太阳能电池将太阳光转化为电能的首选材料。

利用世界上最清洁、最丰富的可再生能源的最经济、最有效的方法离现实又近了一步。

“我们的研究正在进行,以制造更便宜、更高效的太阳能电池,这可能与目前流行的硅光伏技术相媲美,甚至超过后者,”托莱多大学物理和天文学系的研究助理教授、该研究的合著者宋兆宁博士说。我们的串联太阳能电池有两层钙钛矿,具有很高的能量转换效率,并有可能降低太阳能电池板的生产成本,这是光电技术的一个重要进步。”

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