一些太阳能行业的观察家预测,太阳能发电的成本将不会以目前的快速步伐下降,但仍会继续下降,因此,让我们来看看瑞士EPFL的一项新突破,即Ecole Polytechnique洛桑联谊会。它制造了一种钙钛矿太阳能电池,用一种新材料代替了关键但价格昂贵的一层,而成本仅为原来的五分之一。
钙钛矿太阳能电池的瓶颈
对于那些刚接触该主题的人来说,钙钛矿是一类合成水晶般的矿物,具有天然钙钛矿的结构和对太阳友好的特性。钙钛矿相对便宜并且易于合成,并且它们已经引起了全世界太阳能电池研究者的关注。
为了结冰,可以通过相对便宜的溶液加工方法将钙钛矿太阳能电池制成薄膜形式。
钙钛矿太阳能电池领域的最新进展已使认证的功率转换效率达到20%以上,虽然不是最好的硅太阳能电池,但仍是相对较低成本的明智选择。
钙钛矿型太阳能电池的成本甚至可以降低而不会降低效率,除了“瓶颈”是由昂贵的材料构成的,该材料用于形成太阳能电池的空穴传输层(该层是从阳光中吸收正电荷并使之通过的层)沿)。
钙钛矿太阳能电池的新材料
根据EPFL的资料,目前性能最佳的钙钛矿太阳能电池的制造材料每克价格高达300欧元,这对商业发展而言是一个过高的价格点。
研究人员提出了一种低成本的替代层,其性能似乎超出了他们的预期。代替简单地替换昂贵的层而不损失效率,新的层导致了对用更昂贵的层制成的太阳能电池的可测量的改进。
这是摘要的摘要:
在这项工作中,我们介绍了一种分子工程学的空穴传输材料,其简单的不对称芴-二噻吩(FDT)核被N,N-二-对甲氧基苯胺供体取代,可以轻松地对其进行修饰,从而为一个家族提供了蓝图潜在的低成本空穴传输材料。我们在最先进的设备上使用FDT,并实现了20.2%的功率转换效率,这与具有2,2',7,7'-四(N,N-二-对甲氧基苯胺)- 9,9'-螺双芴(spiro-OMeTAD)。因此,这种新型的空穴传输器有可能取代spiro-OMeTAD。
知道了吗?有关更多详细信息,请查看完整的文章,该文章刚刚发表在《自然能源》杂志上,标题为“一种用于高效钙钛矿型太阳能电池的分子工程空穴传输材料。”
关于那些钙钛矿太阳能电池
去年夏天,在访问EPFL期间,我们就钙钛矿太阳能电池进行了有趣的讨论,在那里我们有机会与世界著名的薄膜太阳能专家Michael Graetzel坐了下来。
讨论的一部分围绕钙钛矿太阳能电池中有毒物质铅的使用展开。铅用于钙钛矿型太阳能电池中作为稳定剂,直到出现铅的替代品为止,Graetzel的预测是铅基钙钛矿型太阳能电池将仅限于从摇篮到坟墓跟踪可以确保太阳能电池中的铅的情况。在生命周期的任何时候都不会进入环境。
无论是否采用清洁技术,材料生命周期对于太阳能电池来说都是至关重要的问题。在美国,尤其是铅,这是一个敏感的话题,在美国,密歇根州弗林特市持续不断的危机引发的铅危害给我们带来了令人不寒而栗的警告,原因是该市供水可能受到犯罪管理不善。
说到影响清洁技术领域的生命周期问题,请学习以下内容:
毛吧实际上这不是问题。那是一种常见的有益细菌,称为希瓦氏菌。正如威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员所描述的那样,这个小家伙生活在土壤中,它将金属离子转化为铁和其他金属,而这些微生物又将其用作美味的零食。
问题在于,化合物镍锰钴氧化物显然对作为锂离子电池催化剂的一种选择的材料正在出现,但对希瓦氏菌有毒。
一种明显的解决方案是将此类电池排除在垃圾填埋场之外,但正如弗林特危机所证明的那样,人为因素可能会带来灾难性的后果。
到目前为止,研究人员将细菌研究的结果视作可能的“危险信号”,突显了开发在其整个生命周期内都是清洁技术的需求。
这使我们一路回到钙钛矿太阳能电池。大约两年前,我们注意到研究人员正在开发钙钛矿型太阳能电池,该太阳能电池使用锡代替铅。
我们也很想知道“热载流子”技术的前沿领域如何影响钙钛矿太阳能电池的设计和材料。
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图片:顶部,Sven M. Hein的“钙钛矿晶体表面上FDT分子的3-D图解”(版权所有EPFL);底部是艾拉·马鲁申科(Ella Marushchenko)/明尼苏达大学(University of Minnesota)和威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)。
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