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歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90%效率的針狀鈣鈦礦太陽能電池(23%轉換效率)

科學新知: 2023 Science(IF:47.728):歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90%效率的針狀鈣鈦礦太陽能電池(23%轉換效率)

因精准才能頂尖!

        溫度一直以來都是各類型太陽能電池面臨商轉時,成本考量的一大影響因子,所有類型的太陽能電池其最佳的轉換效率通常都在特定的溫度範圍,然而在商用實戰環境中,能否適應劇烈的溫度轉變是一大關鍵因素。

         商用鈣鈦礦太陽能電池不僅僅需要陽光所維持的高溫中才能持續運行,還要面對使用環境高低溫變化所帶來的lattice strain晶格應變效應,尤其在戶外嚴峻的氣候下,很快就會疲勞衰退,導致發電效應不及商轉營運營本。

        為解決該問題,朝向實現高效低成本的商用鈣鈦礦電池邁進,德國HZB的Antonio Abate教授團隊中正在攻讀博士學位的Guixiang Li表示:「…我們優化了器件結構和工藝參數,並在之前研究結果的基礎上,最終可以用 b-poly(1,1-difluoroethylene) (簡稱 b-pV2F) 實現決定性的進展…」

       最終HZB團隊Antonio Abate教授、Guixiang Li以及中國河南大學Meng Li等人研究出採用添加氟化聚合物fluorinated polymer的方式製造出高品質的鈣鈦礦結晶薄膜,透過該聚合物的偶極子降低了鈣鈦礦Black phase的所需能量降低缺陷的密度,製造出23%轉換效率的鈣鈦礦太陽能電池(PSCs),團隊指導老師Abate說道「…這種聚合物似乎像軟殼一樣包裹著薄膜中的單個鈣鈦礦微晶,形成了一種抵禦熱機械應力的緩衝層…」,而且更驚人的是,研究團隊採購了光焱科技Enlitech QE-R2SS-X50等量測設備、太陽光模器等進行實驗,經過嚴苛條件3000小時連續(維持1000小時1個sun的等效光照射),如同戶外一年嚴苛環境的-60°C~80°C氣溫超過一百次循環後,發現透過此方法製出的鈣鈦礦太陽能電池依然保持超過96%的效率,這重大成果將鈣鈦礦太陽能電池在商用領域的實用性推進一大步,如果再進一步優化減低損失,未來鈣鈦礦太陽能電池使用壽命媲美矽太陽能電池高達20年將不再是空想。

科學新知: 2023 Science(IF47.728):歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90%效率的鈣鈦礦太陽能電池 歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90效率的針狀鈣鈦礦太陽能電池
科學新知: 2023 Science(IF47.728):歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90%效率的鈣鈦礦太陽能電池 歷經3千小時1百次高低溫循環仍保有90效率的針狀鈣鈦礦太陽能電池02.

推薦儀器:太陽光模擬器QE-R -PV/量子效率光學儀

本文關鍵字 : 鈣鈦礦太陽能電池 、 PSCs 、氟化聚合物、 fluorinated polymer

原文:https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7331

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