研究人員解決了阻礙下一代太陽能電池發展的謎團

科學家發現了新型柔性廉價太陽能電池性能不佳的意外原因，使它們更接近市場。

太陽能電池是光伏太陽能電池板的基礎。它們由吸光材料制成，可將陽光轉化為電能。通常，光吸收材料是硅，其具有高能耗的制造過程。

在這項新研究中，科學家研究了由鈣鈦礦制成的太陽能電池。這些可以廉價地由混入可印刷或可噴涂墨水中的化學藥品生產，然后將其結晶形成吸光膜。

但是，鈣鈦礦薄膜含有帶電缺陷，可能會損害其性能。這些缺陷的緩慢移動被認為是導致磁滯現象的原因，該過程導致光轉換為電流的效率不規則。

產生的光以待利用的電子形式離開太陽能電池。這是通過將吸光膜夾在中間的“觸點”完成的。以前，科學家已經通過使用更多的“選擇性”接觸材料來設法消除磁滯，這些接觸材料可確保電子單向流出太陽能電池。

從理論上講，更改這些接觸材料不會對鈣鈦礦中帶電缺陷的運動產生任何影響，因此，這似乎可以“解決”磁滯問題仍然是個謎。

現在，倫敦帝國理工學院的研究人員和合作者已經開展了新的實驗，以追蹤短脈沖光產生的電子在太陽能電池中的移動方向。

他們發現，即使在具有非常有效的接觸材料的太陽能電池中，即使這些電池沒有滯后現象，移動帶電缺陷仍然存在。僅當細胞遭受缺陷和接觸處選擇性差的綜合作用時才發現磁滯現象。該結果今天發表在《自然通訊》雜志上。

帝國理工大學物理系的Piers Barnes博士領導了這項研究。已經表明他們都“做到了”。

“該領域取得了驚人的進步，我們在減少聯系方面的問題上走了正確的路。但是，結果還表明，改善聯系只是解決方案的一部分，我們仍然需要關注收費問題。缺陷在鈣鈦礦內部移動。”

帶電的缺陷可以提供化學弱點，該化學弱點可能導致鈣鈦礦膜的最終降解。這引起了對太陽能電池長期穩定性的潛在關注。

巴恩斯博士說：“我們設計的新技術將使社區能夠評估帶電缺陷運動的程度，以幫助未來進行研究，以提高穩定性并將該技術推向市場。”

現在已經發現了磁滯現象的原因，鈣鈦礦型太陽能電池可以商業化之前必須克服一些挑戰。當前鈣鈦礦的一個關注點是它們的化學結構中含有少量鉛。在較大規模的金屬被視為安全之前，可能必須找到替代金屬。

科學家還必須使用與實物大小相同的太陽能電池板來再現他們的實驗室結果。然而，關鍵的挑戰將是找到一種方法來改善鈣鈦礦材料的長期穩定性。