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近日,由都靈理工大學、洛桑聯(lián)邦理工學院、米蘭理工大學和意大利技術研究院納米科技中心組成的一個鈣鈦礦實驗研究團隊,在美國《科學》雜志上發(fā)表題為“提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性”的研究論文,該項研究解決了鈣鈦礦太陽能電池轉換中的關鍵問題。

鈣鈦礦太陽能電池技術被“世界經(jīng)濟論壇”評為2016年十大最有前景的技術之一。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院長期致力于鈣鈦礦在太陽能轉換裝置中的應用研究,其研究成果表明,該材料有望在2020年之前實現(xiàn)大規(guī)模應用。全球多所大學和研究機構都投入人力和財力開發(fā)鈣鈦礦太陽能電池,使鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率大大提高,在過去的六年里提高了5倍以上,但是,要達到規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)階段,尚有局限。比如,當被暴露于紫外線和大氣濕度中,鈣鈦礦太陽能電池會有相當大的效率損失,其性能在短時間內(nèi)會急劇退化。

發(fā)表在《科學》上的這篇論文解決了這一關鍵問題,研究人員設計并提出用一種創(chuàng)新性的聚合物材料涂層(微米厚氟化層),充當防濕屏障,確保太陽能電池板的自清潔特性,從而有效抵制鈣鈦礦太陽能電池的老化。

這種聚合物涂層通過快速光聚合技術產(chǎn)生,經(jīng)濟成本低、環(huán)境影響小,在發(fā)光分子的強化作用下,能夠將太陽光輻射中的紫外光轉換成太陽能電池中的無害光線。測試結果顯示,其轉換效率達到19%,具有出色的穩(wěn)定性,這些特性確認了這種新型太陽能轉換技術的應用前景。

在意大利,都靈理工大學、米蘭理工大學和意大利技術研究院等機構的研究人員正在就這一極具前景的領域開展研究。比如,位于都靈的意大利技術研究院可持續(xù)未來研究中心和位于米蘭的納米科技中心,致力于鈣鈦礦太陽能電池板的效率研究。在石墨烯實驗室,科研團隊正在研究如何將石墨烯和其它二維材料納入到這些新的太陽能電池中。

鈣鈦礦(Perovskite)這一單詞是為紀念俄羅斯帝國法院的Lev Perovskiy部長——一個偉大的礦物收藏家而創(chuàng)造,由古斯塔夫·羅斯(Gustav Rose)于1840年提出。鈣鈦礦是具有特定晶體結構的立方形不透明晶體,包含的元素范圍很廣,能夠吸收全部的太陽光譜,具有多種物理特性,是優(yōu)良導體。