高效太陽能電池終于實(shí)現(xiàn)了無鉛化
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發(fā)布日期：2019-11-15
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高效太陽能電池終于實(shí)現(xiàn)了無鉛化
自2009年鈣鈦礦太陽能電池問世以來，其發(fā)展一直倍受科學(xué)家關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池的效率（28%）比其他類型的太陽能電池效率（15%~18%）高得多。然而，商用鈣鈦礦材料還存在重大缺陷：穩(wěn)定性差，含有對健康不利的水溶性鉛。
《自然·化學(xué)》雜志11月11日報道，美國普渡大學(xué)化學(xué)工程助理教授Letian Dou帶領(lǐng)的團(tuán)隊開發(fā)了一種有機(jī)-無機(jī)結(jié)合的三明治結(jié)構(gòu)鈣鈦礦材料，避免了鉛的使用，并大大提高了穩(wěn)定性。Dou說：“新結(jié)構(gòu)非常令人興奮。三明治結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體量子阱非常相似，但它們的生產(chǎn)難度更低，對結(jié)構(gòu)缺陷的耐受性也更好。”
半導(dǎo)體量子阱和超晶格是現(xiàn)代光電子技術(shù)的關(guān)鍵組件之一。然而，工程師們很難同時實(shí)現(xiàn)這類結(jié)構(gòu)的無缺陷外延生長和化學(xué)成分、帶結(jié)構(gòu)微調(diào)。Dou的團(tuán)隊采用一種簡單的處理步驟，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦層的層間合并，得到了高穩(wěn)定性的2D雜化鈣鈦礦。論文作者、博士后研究人員Yao Gao表示，新型有機(jī)-無機(jī)混合鈣鈦礦材料不僅具備優(yōu)越的性價比，還為其他功能混合材料的設(shè)計提供了借鑒。他說：“很多科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)，太陽能電池是能夠非常高效的。在新技術(shù)的幫助下，我們可以從本質(zhì)上提升鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性。此外，不再使用高毒性的鉛，使新材料更加綠色安全，從而能用于生物電子傳感器的制造。”