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鈣鈦礦缺陷耐受”奧秘”揭曉,為更高效光伏組件鋪平道路

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鈣鈦礦缺陷耐受”奧秘”揭曉,為更高效光伏組件鋪平道路

來源:PV-Tech


       鈣鈦礦對缺陷的耐受度非常高,來自劍橋大學的研究人員揭開了背后的奧秘,這對太陽能光伏組件的未來效率會產生巨大的潛在影響。
  
  研究人員使用新的顯微鏡方法,“首次”觀察了鈣鈦礦材料及其對結構缺陷的耐受度。研究人員得出的結論是,有兩種形式的無序在平行運作:電子無序和化學無序。
  
  研究人員表示,正是由于化學無序將電荷載流子從這種“陷阱”中引開,才緩解了缺陷造成的電子無序狀態。
  
  劍橋大學博士生、研究主要作者KyleFrohna表示:"我們發現,化學無序這種‘好’無序可以將電荷載流子從可能陷入的陷阱中引開,緩解缺陷造成的‘壞’無序。”
  
  材料結構的異質性會導致出現令光伏性能下降的微觀陷阱,雖然如此,即使在受損的情況下,鈣鈦礦仍展現出與多晶硅替代品相似的效率水平。
  
  事實上,該小組的早期研究表明,無序的、更混亂的結構可以提高鈣鈦礦材料的性能。
  
  這些發現將使該小組以及這一領域的其他人員進一步研究、探索和完善鈣鈦礦電池的制造方法,從而最大限度的提高組件轉換效率。
  
  在過去的十年中,鈣鈦礦材料已經成為硅基太陽能組件的一種有前途的替代品。制造它們所需的鉛鹽既豐富、又便宜,而且它們可以在液體墨水中制造,通過印刷來生產材料薄膜。相比之下,需要大量的電力和時間來生產多晶硅組件所需的、高度有序的硅片結構。
  
  因此,太陽能領域的許多公司都在評估鈣鈦礦材料的潛在應用,美國能源部為鈣鈦礦開發研究提供了資金,東芝等公司也在探索如何最大限度的利用這種材料。
  
  研究人員還與劍橋大學Cavendish實驗室、位于英國Didcot的鉆石光源同步輻射設施和日本沖繩科學技術研究所展開了合作。研究人員使用幾種不同的顯微鏡技術觀察鈣鈦礦薄膜中的相同區域,進行多模態顯微鏡檢查。
  
  劍橋大學化學工程和生物技術系皇家工程院研究員MiguelAnaya表示:"這種方法讓我們找到了在納米層面上進行優化的新途徑,最終為目標應用提供了更出色的性能。”
  
  劍橋大學能源系助理教授SamStranks表示,這項研究“揭示了可能具有相似屬性的新半導體的設計藍圖,也就是說,無序狀態可以被用來調整性能。”
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