來自拉斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們揭示了一種新的技術(shù),該技術(shù)基于溶液熱鑄造法,可以用大尺寸鈣鈦礦晶體來高效生長可量產(chǎn)的太陽能電池。
“這些鈣鈦礦晶體可以提供很有前景的路線,用來發(fā)展低成本、基于太陽能的潔凈能源解決方案,來為未來提供能源?!?領(lǐng)導此項目的科學家Aditya Mohite說道。
太陽能光電板的最新制造工藝使用的是高純度、大尺寸、晶片尺寸的單晶半導體,而該半導體是由工藝精良的高溫晶體生長過程制造出來,這種半導體被視為高效太陽能技術(shù)的未來。太陽能電池由有機-無機鈣鈦礦組成,可以提供接近硅材料的效率,但是鈣鈦礦材料仍然有一些限制他們被多樣化用于商業(yè)應(yīng)用的缺陷,這點一直為人所詬病。拉斯阿拉莫斯實驗室成功地彌補了這一弊端。
研究者們使用含大晶體顆粒的鈣鈦礦材料制備平面太陽能電池,并達到了18%的光電轉(zhuǎn)化效率,這是目前報道的鈣鈦礦基光能轉(zhuǎn)化器件中的最高效率。這些電池證明了小型電池的可變性,由此制造出的太陽能電池沒有出現(xiàn)光電滯后反應(yīng),而光電滯后反應(yīng)正是限制鈣鈦礦器件穩(wěn)定運行的瓶頸問題所在。
“表征和模擬可以提高性能并減低大尺寸缺陷,提高大晶粒鈣鈦礦材料的電荷載流移動性,” Aditya Mohite說道,“我們已經(jīng)證明了這些鈣鈦礦晶體的質(zhì)量與觀測到的高質(zhì)量硅和砷化鎵半導體處于同等水平。”
研究者們預測他們的此項晶體生長技術(shù)將會引領(lǐng)該領(lǐng)域,走向晶片尺寸鈣鈦礦晶體合成,這對于制造高效率太陽能電池,以及應(yīng)用于其他通過溶液制造的被多分散性、缺陷和晶界再組合所限制的材料薄膜是很有必要的。