如何加快新太陽能電池材料的發現

被稱為鈣鈦礦的多種材料被認為是開發新型，更高效太陽能電池的最有前途的途徑之一。但是，這些材料構成元素的幾乎無限可能的組合使得尋找有希望的新鈣鈦礦變得緩慢而艱辛。

現在，麻省理工學院和其他幾個機構的研究人員團隊加快了篩選新制劑的過程，將新化合物的合成和分析速度提高了約十倍。在此過程中，他們已經發現了兩套有前途的鈣鈦礦啟發材料，值得進一步研究。

麻省理工學院的研究科學家孫世晶，機械工程教授Tonio Buonassisi教授以及其他16位來自麻省理工學院，新加坡和國家標準與技術研究所的論文在本周的Joule期刊上發表了他們的發現。

令人驚訝的是，盡管采用了部分自動化，但吞吐速度的大部分改善是由于工作流程的人機工程學所致。這涉及更傳統的系統效率，通常是通過跟蹤和定時許多步驟來獲得的：合成新化合物，將它們沉積在基板上進行結晶，然后使用多種技術觀察和分類生成的晶體。

布納西西說：“有必要加快新材料的開發，”隨著世界繼續朝著太陽能發展，包括太陽能電池板空間有限的地區。他說，但是開發新的能量轉換材料的典型系統可能要花費20年的時間，而且前期資本成本很高。他的團隊的目標是將開發時間縮短到兩年以下。

本質上，研究人員開發了一種系統，該系統允許并行制造和測試多種材料。他說：“現在，我們可以使用相同的材??料合成平臺訪問各種不同的成分。它使我們能夠探索各種參數空間。”

鈣鈦礦化合物由三個獨立的成分組成，傳統上分別標記為A，B和X位點離子，每個離子都可以是候選元素列表中的任何一個，從而形成具有不同物理特性的非常大的結構族。在用于光伏應用的鈣鈦礦和鈣鈦礦啟發的材料領域中，B-位離子通常是鉛，但是鈣鈦礦研究的主要工作是找到可行的無鉛版本，該版本可與或超過鉛基材料的性能。品種。