《自然》预测2017年基于钙钛矿的太阳能电池会成为科学热点领域


来源:中国粉体网

[导读]  《自然》杂志日前对2017年全球热点科学领域进行了预测。高效的基于钙钛矿的太阳能电池将走出实验室,投入商业生产。

中国粉体网讯  钙钛矿一般为立方体或八面体形状,具有光泽,浅色到棕色。它们可用于提炼钛、铌和稀土元素。钙钛矿常成副矿物见于碱性岩中,有时在蚀变的辉石岩中可以富集,主要与钛磁铁矿共生。一般情况下,大量聚集时才有开采价值。


钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点。


太阳能被认为是一种清洁安全、取之不尽用之不竭的理想的可再生能源。当前最有效的太阳能利用方式之一是太阳能电池。近年来随着钙钛矿太阳能电池研究的兴起,其最高光电转化效率在短短几年内已经达到22.1%。


2016年11月,《自然•材料》杂志上的一篇论文,详细报告了美国加利福尼亚大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室科学家们的新设计,其实现了18.4%—21.7%的平均稳态效率,以及26%的峰值效率。这些数字创造了钙钛矿太阳能电池的新记录。


为了解决PSC的稳定性问题,研究人员开发了诸多策略,主要包括以下几种:


1)器件包裹


这种方法希望在器件表面包裹一层超疏水聚合物材料,达到阻碍水汽的效果,却不利于保护器件在户外操作时免遭光化学和热应力损伤。


2)金属氧化物代替或者保护有机组分


这种策略提高了水汽稳定性,却没有提高紫外稳定性。


3)阳离子引入


Cs为代表的碱金属元素引入钙钛矿材料,提高抗紫外能力,然而空气稳定性和热稳定性还有待考察。


有鉴于此,Science报道了提高钙钛矿太阳能电池稳定性的2项最新进展:1)利用氟化光敏聚合物包裹器件;2)在钙钛矿晶格中引入铷离子(Rb+)。


《自然》杂志日前对2017年全球热点科学领域进行了预测。高效的基于钙钛矿的太阳能电池将走出实验室,投入商业生产。《自然》杂志认为这是神奇物质。虽然研究人员直到最近才克服了这种电池的主要缺点——包括不稳定性和毒性,同时降低了生产成本。但这种高效的基于钙钛矿的太阳能电池自2009年便被看好。2017年晚些时候,廉价而薄的太阳能电池将走出实验室,投入商业生产。



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