客製化系統
萊斯大學合成穩定、高品質的鈦礦太陽能電池的新方法有望利用更便宜、更靈活的面板徹底改變太陽能技術。
太陽能是當今時代最具變革性的能源技術。
目前，萊斯大學的研究人員開發了一種合成甲脒離子化鉛（FAPbI3）的方法——這種晶體目前用於製造最高效的鈣鈦礦太陽能電池——超穩定的高品質光伏薄膜。在85度的溫度下運作1000多個小時後，所得FAPbI3太陽能電池的整體效率回升了不到3%
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“數據-gt-翻譯屬性=”[{[{“屬性”：”數據 cmtooltip”, “格式”：”html”}]” tabindex=”0″ role=”link”>華氏溫度）。 科學。
萊斯實驗室開發了新的化學物質，以實現鈣鈦礦太陽能電池商業相關的穩定性和性能。
Rice工程師Aditya Mohite表示：「目前，我們認為這在穩定性方面是最先進的。」他的實驗室在過去幾年中不斷改進了鈣鈦礦的耐用性和性能。有可能徹底改變能源生產，但實現長期穩定性一直是一項重大挑戰。
增強鈦鈦礦太陽能電池的穩定性
憑藉這一最新突破，Mohite與合作者在鈣鈦礦光伏產品市場準備方面達到了一個重要的里程碑。指導塊體/3D 鈣鈦礦生長的模板，為晶格結構提供額外的壓縮和穩定性。
萊斯大學材料科學與納米工程研究生、該論文的主要作者艾薩克·梅特卡夫(Isaac Metcalf)表示：「鈣鈦礦晶體以兩種方式破碎：化學方式－破壞構成晶體的分子— — 結構方式－重新分子以形成不同的晶體。
提高效率和耐用性
雖然在化學和結構上都比 FAPbI3 更穩定，但二維鈣鈦礦通常不擅長收集光，這使得它們成為太陽能電池材料的不良選擇。礦場可能會帶來極大的穩定性。它們來製造不同的FAPbI3薄膜配方。
「添加匹配良好的 2D 晶體使形成 FAPbI3 晶體更容易，而匹配匹配的 2D 晶體實際上製造起來更困難，這驗證了假設，」Metcalf 說。無序更少，並且對照明表現出更強的響應，這意味著更高的效率。
2D 晶體模板不僅提高了 FAPbI3 太陽能電池的效率，還提高了其耐用性。天后也沒有開始破壞。
這些發現可能會對光採集或光電技術產生變革性影響，進一步降低製造成本，淨化太陽能板的結構簡化，比矽基太陽能板重量更輕、更靈活。
鈦鈦礦太陽能板的潛力
梅特卡夫說：「鈣鈦礦可溶解溶液，因此你可以將鈣鈦礦前體的墨水塗在一塊玻璃上，然後將其加熱，你就得到了太陽能電池的吸收層。」不需要非常高的溫度——鈣鈦礦薄膜可以在低於150 完成（302 華氏度）的溫度下加工——理論上，這也意味著鈣鈦礦太陽能電池板可以在熱塑性甚至柔性正極上製造，這可以進一步降低成本。
儘管矽是光伏電池中使用最廣泛的半導體，但其製造流程比新興替代產品的製造流程更加資源密集。 %以上。
梅特卡夫說：“與高品質的矽電池板相比，製造高品質的鈣鈦礦太陽能電池板應該更便宜，能源消耗也更少，因為加工過程要容易剝離。”
展望永續的未來
梅特卡夫補充說：“我們需要緊急將全球能源系統轉變為無排放替代能源。”他指出，聯合國政府間氣候變遷行動專門委員會的估計“作為太陽能化石燃料的替代品提供了窮人的理由” 」。
莫希特強調，太陽能技術和基礎設施的進步對於實現2030年溫室氣體排放目標和防止全球大幅上升1.5至關重要，這「使我們走上正確的道路，到2050年實現淨零碳排放」。 」
“如果太陽能發電不發生，依賴電網綠色電子的其他過程，例如化學製造的熱化學或老化過程，都不會發生，”莫希特說。
莫希特是萊斯大學的威廉·M·萊斯受託人教授、化學和生物分子工程教授，也是萊斯大學能源轉型和永續發展工程計劃的教務主任。斯大學博士校友西拉吉·西迪克（Siraj Sidhik）也是這項研究的主要作者。
「我非常感謝 Siraj，他根據雷恩大學 Jacky Even 教授的理論想法啟動了這個項目，」Mohite 說。這項工作的幫助發揮了重要作用。
參考文獻：“用於耐用、高效甲脒鈣鈦礦太陽能電池的二維鈣鈦礦模板”，作者：Siraj Sidhik、Isaac Metcalf、Wenbin Li、Tim Kodalle、Connor J. Dolan、Mohammad Khalili、Jin Hou、 Faiz Mandani、Andrew Torma、張浩、 Rabindranath Garai、Jessica Persaud、Amanda Marciel、Itzel Alejandra Muro Puente、GN Manjunatha Reddy、Adam Balvanz、Muhammad A. Alam、Claudine Katan、Esther Tsai、David Ginger、David P. Fenning、Mercouri Fenning、Mercouri G. Kanatzidis、Carolin M. Sutter- Fella、Jacky Even 與Aditya D. Mohite，2024 年6 月13 日， 科學。
DOI：10.1126/science.abq6993
該研究得到了美國能源部、赫茲基金會、國家科學基金會、空軍研究實驗室、海軍研究辦公室、陸軍研究辦公室、國家教育基金會（202107990007）、法國大學學院和德國科學基金會的支持。新聞稿中的內容完全由作者負責，不一定代表資助者的官方觀點。
