新好材料钙钛矿,改造太阳能电池

   |    2021年6月17日  |   新闻中心  |    0 条评论  |    93


随着现代科技的发展,对能源的需求也逐渐增加,因此科学家的探索可以找到可能的潜在人类。

一直以来,太阳能电池的材料都以最常使用的半导体太阳能电池,所以太阳能,因此科学家也一直想研究出理想的太阳能电池,材料——矽晶为主,然而自2009年开始,一种特殊的有机金属卤化物引入材料「钙钛矿」了科学家的注意。「钙钛矿」原本是指钙与钛的氧化物CaTiO3(结构可表示为ABX3),因为有机金属类型卤素的同结构与钙钛矿ABX3,所以统称为钙钛矿(见图1)。太阳能电池用的钙钛矿,吸收光的效率,吸收光子后,可以快速地分离成电子与电,传送到发现而产生电流。这样的高效率让科学家们猜想,不用钙钛矿来制作电池电池呢?

图1、钙钛矿晶体结构示意图。用电池电池金属钙钛矿通常为有机卤钨。(图/林唯芳、王彦锜)

台湾大学材料科学与工程学系教授林唯芳的研究领域一直以高分子材料为主,也研究过以有机材料来制造太阳能电池。钙钛矿的出现,就吸引了林唯芳的这画面。「钙钛矿」各种材料钙钛矿,林芳和起床兴奋的心情,传统的矽晶以钛矿制造太阳能电池的制造过程简单了!

制作电池太阳能电池,竟和刷碗一样简单

首先,以矽晶做材料时,为了减少低晶格里的缺陷数量,必须经过约900℃的长时间高温处理,然后再以半导体高射高温制程制作成二[1965905] [1965905] [1965905] [1965905] [1965905] [1965905] [1965905] [1965905] ] 钙钛矿太阳能电池的结构为2个,在制造时,每一层都只需要简单的烘焙,再以红外线快速烘烤长晶[註1]发酵,需烘烤要的时间甚至不到一分钟。林唯芳形容为:「整个过程就像刷魔法一样简单。」而有机钛矿电池太阳能电池的制作像刷魔法一样,因此比起矽晶,钙钛矿更容易做出大面积的太阳能电池,甚至是在各种基础上,还能灵活弹性、各种色彩的太阳能电池,应用更加广泛。

图2、四颗矿太阳能电池结构示意图。(图/林唯芳、王彦锜)

不过林唯芳也说,目前钙钛矿和矽晶寿命,寿命短了许多,矽晶太阳能电池一般认为有30年左右的寿命,但钙钛矿的结构大约只能维持10年。 因为钙钛矿的晶体结构中,ABX3各成分之间的键只是可能结的一次约会及配位键[註2] ,并非以共价键结合,材质

钙钛矿与矽晶的合作无间

林唯芳的团队破坏实验用不同离子的方式,增加了钙钛矿的稳定性,延长了使用寿命。唯:「我们对太阳能电池的期许,除了大面积、长寿命外,更重要的是高转换效率。」这一年到来,在林芳团队及葡萄酒科学家的努力下,钙钛矿电池电池的光电转换不过,已经追上矽晶太阳能电池,约在20-25%左右。不过,钙钛矿和矽晶非立的角色,包括林唯芳时间的科学家们,都在尝试让这两种材料“合作” ——他们将钙钛矿与矽晶叠起来,达到更高的光电转换效率!

钙钛矿与矽晶的比较表。(图/何庭劭绘)

这是因为钙钛矿矿能短吸收的光钴和矽不同,钙钛矿主要吸收了能量的能量,硅晶晶则以能量的长波能量为主,若让太阳能电池钙离子电池与

在叠层的各自上,个别研究团队是在太阳能电池电池,改变进程,将矽晶晶与钙化在一起。

唯林唯芳和联合再生能源公司合作,将两种太阳能电池独立制作,只是将电池钛矿太阳能电池的涂层转化成可透光的材料,然后直接机械式的叠层起。 :「饰品的优势可以维持现有的硅晶太阳能电池的制造流程,再加上简单的硅晶太阳能电池制造流程,在现阶段的技术上是最有的。而且现在钙钛矿电池还是电池的制造流程。」

图3、钙钛矿太阳能电池与矽晶太阳能电池叠层,可以增加光电转换效率。(图/林唯芳、吴庭慈)

开始这几年钙钛矿的兴起,林唯芳认为这是非常有希望的一种材料!的研究上有进展,还为技术的产业化努力,鼓励同学廖学中与许哲溥,创业前创科技公司,专精于台矿钛矿太阳能电池材料的制造和生产,并和大机械系的黄秉钧教授、亿尚精密机械公司合作,共同开发了一块微型钙钛矿太阳能电池的机器(如4台)。另外和生产矽晶太阳能电池的联合再生公司合作,发展大面积高效率电池太阳能电池。

林唯芳说:“这对我们台湾的产业界也带来了贡献,虽然我是做的,但能帮助到台湾的产业。 ,我也觉得很开心。」而钙钛矿这个“大自然的礼物”,可以成为自己以及人类生活带来的改变,也值得我们期待。

图4、钙钛矿太阳能电池薄膜制造机。(图/黄秉钧)

备注

  1. 制作有结晶的钙钛矿薄膜。
  2. 配位键的键结比共价键低。

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