科學家開發出更安全的鉛基鈣鈦礦太陽能電池

北伊利諾伊大學和能源部(DOE)位于科羅拉多州Golden的國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員今天(2月19日)在《自然》雜志上報道了混合鈣鈦礦太陽能電池開發的潛在突破。

鈣鈦礦太陽能電池被視為太陽能領域的后起之秀，將光轉化為電能。它們可能比傳統的硅基太陽能電池便宜，生產簡單，并且至少在實驗室規模較小的情況下，已證明具有可比的效率水平。但是，關鍵挑戰仍然無法成為有競爭力的商業技術。

一個主要的挑戰是鉛的使用。大多數性能最高的混合鈣鈦礦太陽能電池均包含水溶性鉛，這引發了人們對受損電池潛在泄漏的擔憂。

在NIU的Tao Xu和NREL的Kai Zhu的帶領下，一組科學家開發了一種技術，該技術可以通過在太陽能電池的正面和背面應用鉛吸收膜來隔離制造鈣鈦礦型太陽能電池所用的鉛，并最大程度地減少潛在的毒性泄漏。 。

NIU化學教授徐說：“鉛的毒性問題一直是鈣鈦礦太陽能電池領域中最令人困擾，最后一英里的挑戰之一。” “我們認為我們對這個問題有非常有希望的補救辦法，這可能會改變游戲規則。

“如果細胞受損，我們的設備會捕獲大部分鉛，從而防止其浸入地下水和土壤中。我們使用的薄膜不溶于水。”

科學家們說，在實驗室環境中太陽能電池受到嚴重破壞的情況下，吸鉛膜隔離了96%的鉛泄漏。他們的實驗進一步表明，鉛吸收層不會對電池性能或長期運行穩定性產生負面影響。

鈣鈦礦太陽能電池之所以得名，是因為它們使用的晶體結構類似于在鈣鈦礦中發現的晶體結構。這些太陽能電池中的鈣鈦礦結構化合物最常見的是基于有機-無機鹵化鉛的混合材料。

科學家們僅在大約十年前才開始研究這些用于太陽能電池的晶體結構，并迅速提高了它們的太陽能轉換效率。傳統的硅太陽能電池是在高溫下通過精密工藝生產的，而鈣鈦礦則可以使用室溫化學溶液來生產。