導(dǎo)讀：由澳大利亞科學(xué)家開發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池在世界上首創(chuàng)，通過了一系列熱濕測試，使用了一種低成本的解決方案，克服了阻礙該技術(shù)商業(yè)化的一些挑戰(zhàn)?？茖W(xué)家們使用一種簡單、低成本的聚合物玻璃覆蓋層來抑制鈣鈦礦細(xì)胞的分解。

由新南威爾士大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并與悉尼大學(xué)合作的一組科學(xué)家聲稱，在全球開發(fā)耐用的鈣鈦礦太陽能電池的競賽中，他們是世界第一，這種電池通常被稱為“下一代”太陽能光伏技術(shù)。作為邁向商業(yè)化的重要一步，該集團宣布其鈣鈦礦已通過嚴(yán)格的國際電工委員會熱和濕度測試標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)家們對金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行了研究，這種電池取得了前所未有的進(jìn)步，其能量轉(zhuǎn)換效率在短短10年內(nèi)從3．8％提高到了25．2％。為了便于比較，科學(xué)家們花了大約40年的時間才使硅電池的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了26．7％?！八鼈兎浅１阋?，比硅薄500倍，因此非常靈活和超輕。它們還具有巨大的能源利用特性和高太陽能轉(zhuǎn)換率，”悉尼大學(xué)納米科學(xué)約翰胡克講座的第一任教授Anita Ho－Baillie說。

然而，不受保護的鈣鈦礦細(xì)胞不具有硅基細(xì)胞的持久性，因此它們還沒有商業(yè)可行性。為了走出實驗室，鈣鈦礦需要承受由水分、熱量和光線造成的長期環(huán)境壓力。“鈣鈦礦電池需要與目前的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相抗衡。這就是我們研究的令人興奮之處。我們已經(jīng)證明，我們可以大幅提高它們的熱穩(wěn)定性，”Ho－Baillie教授說。

這項研究由14名科學(xué)家撰寫，他們大多來自澳大利亞，今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，詳細(xì)介紹了該團隊想出的低成本解決方案。研究人員使用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC－MS）鑒定了通常用于高性能電池的熱應(yīng)力雜化鈣鈦礦的揮發(fā)性特征產(chǎn)物和分解途徑。使用這種方法，他們發(fā)現(xiàn)有機－無機鈣鈦礦太陽能電池封裝簡單和低成本聚異丁烯（合成橡膠）基或聚烯烴基聚合物－玻璃組合具有卓越的耐久性超過IEC61215：2016濕熱和濕度凍結(jié)試驗的要求。

研究人員能夠證實，低成本的聚合物－玻璃堆疊壓緊封裝是有效的抑制鈣鈦礦“出氣”，這一過程導(dǎo)致其分解。使用這種封裝方案，含多陽離子多鹵化鈣鈦礦的CH3NH3 （MA）太陽能電池在超過1800小時的濕熱試驗和75個循環(huán)30個濕度凍結(jié)試驗中首次超過IEC61215：2016標(biāo)準(zhǔn)的要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了團隊的預(yù)期。

Ho－Baillie教授表示：“我們研究的另一個令人振奮的成果是，我們能夠在苛刻的國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試條件下穩(wěn)定鈣鈦礦電池。這些電池不僅通過了熱循環(huán)測試，而且還超過了濕熱和濕氣凍結(jié)測試的苛刻要求?！?/p>

據(jù)微鋰電小組分析，這些測試有助于確定太陽能電池模塊是否能夠經(jīng)受住戶外工作條件的影響，將它們暴露在反復(fù)循環(huán)的－40度到85度的溫度中，以及暴露在相對濕度為85％的環(huán)境中。“這些結(jié)果特別重要，因為在這項研究中使用的鈣鈦礦太陽能電池含有已知的熱穩(wěn)定性較低的MA陽離子。然而，這些細(xì)胞經(jīng)受住了最嚴(yán)酷的潮濕和熱應(yīng)力的濕凍試驗，”研究論文總結(jié)道。