澳大利亞莫納什大學(xué)的研究人員與中國武漢理工大學(xué)開(kāi)展了一項合作，雙方表示，他們能夠使用醋酸鉛作為制造甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的前體材料，轉換效率達到21%。

據稱(chēng)，該效率是由非鹵化物鉛源制成的設備的佳記錄結果。這可以為工業(yè)化制造耐用、高效的鈣鈦礦光伏鋪平道路。

通常，大多數鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究使用的是鹵化鉛，特別是一種被稱(chēng)為碘化鉛的化合物。但碘化鉛的純度必須達到99.99%，因此在電池中的使用成本很高。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，該團隊成為首 個(gè)使用醋酸鉛而不是碘化鉛制造穩定的甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的團隊。

測試裝置顯示出很強的熱穩定性，在65°C下運行3300小時(shí)后仍能繼續工作，沒(méi)有出現效率損失。

使用這些電池的較小的原型太陽(yáng)能組件實(shí)現了18.8%的效率。大面積的鈣鈦礦層通過(guò)一個(gè)單一步驟的葉片涂層制成，證明了工業(yè)化制造的潛在可行性。

首 席作者、莫納什大學(xué)博士生Jie Zhao表示："我們已經(jīng)能夠在一步式旋涂工藝中使用醋酸鉛，獲得完 美的、高質(zhì)量的甲酰胺-銫鈣鈦礦薄膜......由于我們不需要抗溶劑，我們可以通過(guò)葉片涂層等大規模技術(shù)來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)，這意味著(zhù)具備了工業(yè)化生產(chǎn)的可行性?！?

秘密成分銨

與硅相比，由鈣鈦礦制成的薄膜太陽(yáng)能電池具有改變太陽(yáng)能領(lǐng)域的潛力，因為它們的制造成本低、靈活性高而且帶隙可調節。

然而，研究人員仍在努力解決可靠性問(wèn)題，必須找到一種方法來(lái)制造可實(shí)現商業(yè)化生產(chǎn)的設備。

由于其卓 越的穩定性，研究人員確定，使用甲酰胺和銫制造的鈣鈦礦是理想的商用候選方案。之前使用醋酸鉛作為前體合成它們的嘗試失敗了。

為了調查和解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員研究了基本的分子機制。

通過(guò)X射線(xiàn)衍射和核磁共振波譜，研究人員確定了在關(guān)鍵階段使用銨作為揮發(fā)性陽(yáng)離子(帶正電的離子)的必要性。

特約作者Sebastian Fürer表示，“銨的存在起到了在退火過(guò)程中驅除殘留醋酸的作用，不會(huì )形成不需要的副產(chǎn)品?！?

研究人員表示，化學(xué)合成物醋酸鉛是一種非常有前途的替代前體，可以創(chuàng )造出比鹵化鉛缺陷更少的光滑薄膜。

到目前為止，醋酸鉛僅被用于制造甲基銨或銫基鈣鈦礦，這些物質(zhì)相對不穩定，不適合實(shí)際應用。

通訊作者Wenxin Mao表示：“我們?yōu)檎麄€(gè)研究界提供了制造高質(zhì)量鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的第 二種方法?！?

Helmholtz-Zentrum Berlin中心的研究人員表示，他們在疊層太陽(yáng)能電池中實(shí)現了32.5%的轉換效率，這是這項技術(shù)有史以來(lái)的高紀錄，也是一項世界紀錄。這種新的疊層太陽(yáng)能電池由一個(gè)底部硅電池和一個(gè)頂部鈣鈦礦電池組成。

11月，來(lái)自德國斯圖加特Baden-Württemberg太陽(yáng)能和氫氣研究中心的一個(gè)研究小組將鈣鈦礦與銅銦鎵硒相結合，打造出效率超過(guò)21%的疊層太陽(yáng)能組件。