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日研發迷你型鈣鈦礦太陽能模組,效率達 14.5%

2021-02-05

鈣鈦礦太陽能可以商業化了嗎?最近日本研究團隊解決鈣鈦礦太陽能「尺寸擴大效率驟降」的課題,研製出鈣鈦礦迷你版的鈣鈦礦太陽能板,轉換效率達14.5%。

鈣鈦礦太陽能電池原料為便宜、豐富的碘、碳和鉛,可以在水中以近沸點的溫度下成長,與傳統需要 3 千度高溫精煉的矽晶太陽能電池相比,所需能源較少,且鈣鈦礦重量輕、能製成可撓模組,讓太陽能板設計更加多樣,也具轉換效率達 25% 優勢。

只是通常效率達25%的鈣鈦礦電池,尺寸都只有 1 平方公分,尺寸一放大,鈣鈦礦薄膜會出現更多缺陷跟孔隙,效率跟壽命就會直線下滑。也只有增加厚度、溶解高濃度鉛碘才能解決這個問題——偏偏碘鉛是鈣鈦礦電池中常用的前體材料之一,主要用來維持穩定性。日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)研究員 Guoqing Tong 表示,隨著尺寸增加,很難形成均勻的鈣鈦礦層,也使得缺陷變得更加明顯。

為此團隊提出一項方案,將易溶於水的結晶鹽氯化銨(NH4Cl)加入碘鉛溶液中,以增加碘鉛的溶解度,學者認為這可以讓碘化鉛均勻溶解在有機溶劑中,形成晶粒更大、缺陷更少的完美鈣鈦礦薄膜,最後再把抽取出溶液中的氨,降低雜質即可。

科學家製造了兩個模組,尺寸分別為 5×5 平方公分和 10×10 平方公分,效率分別為 14.55% 和 10.25%,也很有機會進一步擴大尺寸與規模製造,團隊指出,設備能夠以超過 80% 效率工作 1,600 小時,未來學者也在規劃打造 15×15 平方公分的模板。

OIST 過去進行過許多鈣鈦礦實驗,無不是希望鈣鈦礦能加速商業化,研究則包括在電池封裝過程添加自修復(Self-healing)聚合物材料,讓電池表面傷口自行癒合,避免太陽能板破裂後鉛物質會從模組「傷口」流出,進而損害環境;又或是捨棄不耐熱、容易衰退的有機材料,改研發無機電池,讓鈣鈦礦太陽能電池更加穩定等。

 

首圖來源:Pixabay

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