科学家使高性能混合钙钛矿太阳能电池更安全

实验室太阳能电池样本

两个实验室太阳能电池样品,一个(右),具有施加到背面的保护铅吸收膜。信誉:北伊利诺伊州大学

北伊利诺伊大学和位于科罗拉多州戈尔登的美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员于2020年2月19日在该杂志上发表了报告自然论混合钙钛矿太阳能电池发展的一个潜在突破。

佩罗夫斯基特太阳能电池考虑了太阳能领域的升级恒星,将光线转化为电力。它们可能比传统的基于硅的太阳能电池更便宜,更简单,并且至少在实验室设置的小规模上至少表现出可比的效率水平。但在他们成为竞争力的商业技术之前,仍然存在关键挑战。

一个主要挑战是利用铅。大多数最佳的杂交钙钙钛矿太阳能电池含有可溶解的铅,提高对受损细胞潜在泄漏的疑虑。

由NREL的桃旭陶旭献出,这是一支科学家队伍制定了一种螯合用来制造钙钛矿太阳能电池的铅和通过将铅吸收的薄膜施加到太阳能电池的正面和背面来最小化潜在的毒性泄漏技术的技术。

荀立和陶旭

牛太阳能电池研究人员李珣(左),化学与生物化学研究生,和徐涛,化学与生物化学教授。yabovip2021信誉:北伊利诺伊州大学

“铅毒性问题是佩罗夫斯基特太阳能电池领域中最具烦恼的,最后一英里的挑战之一,”牛,化学教授徐徐说。yabovip2021“我们认为我们对这个问题有一个非常有前景的补救措施 - 它可能是一个游戏更换者。

“在电池损坏的情况下,我们的装置会捕获大部分铅,防止它渗入地下水和土壤。我们使用的薄膜不溶于水。”

科学家说,在实验室环境中严重太阳能电池损伤的条件下,铅吸收膜隔离了96%的铅泄漏。他们的实验进一步表明铅吸收层不会产生负面影响细胞性能或长期操作稳定性。

钙钛矿太阳能电池之所以如此命名,是因为它们使用了一类与钙钛矿类似的晶体结构。这些太阳能电池中的钙钛矿结构化合物通常是一种有机-无机卤化铅基混合材料。

防止钙钛矿太阳能电池中的铅泄漏

信誉:北伊利诺伊州大学

科学家们开始研究这些晶体结构,只有大约十年前在太阳能电池中使用,并迅速增加了太阳能转换效率。虽然传统的硅太阳能电池采用高温生产的精确工艺,但可以使用室温化学溶液制造钙钛矿。

徐说,新开发的“设备上隔离方法”可以很容易地与目前的钙钛矿太阳能电池配置相结合。

将透明铅吸收膜施加到太阳能电池前部的导电玻璃上。螯合膜含有强铅结合膦但并不妨碍细胞对光线的捕捉。一种较便宜的与铅螯合剂混合的聚合物薄膜被用于背金属电极上,它不需要透明。

“这些材料都是现成的,但它们从来没有被用于这个目的,”徐说。“光必须进入电池才能被钙钛矿层吸收,而正面的薄膜实际上起到了增透剂的作用,只提高了一点透明度。”

铅泄漏的试验包括锤击和破碎2.5-x-2.5cm细胞的前侧玻璃,并在将它们浸入水中,用剃刀刀片刮擦太阳能电池的背面。由于水入进入,薄膜可以在严重受损的细胞中吸收绝大多数铅。

“值得注意的是,该示范的铅封存方法也适用于其他基于钙钛矿的技术,如固态照明、显示和传感器应用,”国家实验室的高级科学家朱说。

Xun Li,Fei Zhang,Haiing He,Joseph J. Berry,Joseph J. Berry,19月19日,Joseph J. Berry,Joseph J. Berry,Joseph J. Berry,Joseph J. Berry。自然
DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2001 - x

科学家们申请了铅吸收薄膜的专利。研究研究中的其他作者包括NUU研究生Xun Li;瓦尔帕莱索大学海英;和费章和牛头的约瑟夫贝瑞。

该研究得到了国家科学基金会和Doe Solar Energy Technologies Office的支持。太阳能技术办公室还提供资金援助,以进一步发展杂交钙钛矿太阳能电池的铅螯合膜。

1条评论在“科学家制造高性能杂交钙钛矿太阳能电池更安全”

  1. 职位卢西亚诺球场|2月24日,2020年10:06 AM|回复

    你好聪明的人!
    我的投票适用于任何非化学能源解决方案!
    我的“Avalanchedrive”仍然出生!
    Yhanks !
    的职位

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