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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

毛发制成的碳纳米点提高钙钛矿太阳能电池的稳定性

2021-04-16

  在过去的十几年里,由于效率的提高,钙钛矿太阳能电池在可再生能源领域成为一项非常有前途的技术,其性能迅速赶上甚至超过今天广泛使用的单晶硅太阳能电池。然而,阻碍它们发展的是内在的不稳定问题和易受要素影响的弱点,这阻碍了它们成为主流。澳大利亚科学家认为,他们可能找到了解决这些问题的方法。

  

  这项太阳能电池研究上的突破实际上源于昆士兰理工大学(QUT)的早期研究,那里的科学家们能够利用理发店里的头发来帮助制造柔性OLED显示器。

  

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  昆士兰理工大学的王红霞教授领导了钙钛矿型太阳能电池的开发,这种电池包含了由人类头发制成的纳米点,为它们提供了保护层

  

  这项技术的关键在于头发富含碳和氮,而这两种物质在设计发光粒子时是很有价值的特性。科学家们在240℃(464℉)的温度下焚烧头发,将其分解,使其分子结构中包含碳和氮。

  

  这些产生的碳纳米点激起了昆士兰理工大学研究钙钛矿的科学家们的兴趣,他们出于好奇决定将其集成到太阳能电池中。在这样做的过程中,研究小组发现纳米点在钙钛矿表面形成了一个波状的层,起到了保护性缓冲的作用,以保持它们的功能。

  

  这项研究的负责人王红霞教授说:“它创造了一种保护层,一种盔甲,它可以保护钙钛矿材料免受湿气或其他环境因素的影响,这些因素会对材料造成损害。”

  

  为了进一步提高稳定性,科学家们报告称,将碳纳米点整合到钙钛矿太阳能电池中还可以提高能量转换效率。除了提高稳定性和性能,由理发店废物制成的碳纳米点还有望成为低成本和可持续的制造工艺,可能成为下一代太阳能电池的关键部件。

  

  王红霞说:“钙钛矿太阳能电池领域面临的最大挑战是解决设备的稳定性,使其能够运行20年或更长时间,并开发出适合大规模生产的制造方法。目前,所报道的高性能钙钛矿太阳能电池是在水分和氧气含量极低的受控环境中制造的,其电池面积非常小,实际上不适合商业化应用。为了使这项技术具有商业可行性,需要克服以低成本制造高效大面积、稳定、灵活的钙钛矿太阳能电池板的挑战。”


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  责任编辑:宫在芹
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