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新型奈米材料 MXene 助力,钙钛矿太阳能效率再提升 25%

2020-07-13 04:06:32 来源:M生活派 浏览:577次
新型奈米材料 MXene 助力,钙钛矿太阳能效率再提升 25%

近年来钙钛矿太阳能的转换效率成长幅度之大,至今已达 25.2%,仅略低于硅晶太阳能的 26.7%,而最近俄罗斯与义大利科学家决定再提高效率,运用神奇特殊材料 MXene,成功将钙钛矿太阳能的电荷收集效率提升 20%。

太阳能技术钙钛矿电池近年来进步飞快,转换效率已从 2009 年的 3.81% 提升到可与晶硅电池竞争的 25.2%,再加上製造与材料成本也较低,能用简单的印刷、喷涂製成,并採用可挠式基板,发展建筑整合太阳能,不过便宜、效率高的钙钛矿电池也有缺点,含铅、稳定性不高等都是科学家得克服的问题。

太阳光电结构很像三明治,大多都是层层叠叠堆起,而钙钛矿电池由上至下为玻璃、导电玻璃 FTO、带负电的 ETL、光敏层、正电的空穴传输层(HTM)和金属电极,电子会在其中流动,只不过电池内部的能量障壁(energy barrier)会损耗电子的能量。

因此莫斯科国立钢铁学院(NUST MISIS)与罗马第二大学(University of Rome Tor Vergata)为了最佳化电子流动、再度提高钙钛矿太阳能的转换效率,决定在钙钛矿电池中添入 MXene 二维碳化钛(TiC)化合物。

罗马第二大学教授  Aldo Di Carlo 指出,MXene 拥有独特的二维结构,能用来调整钙钛矿的表面性能,说不定能成为新兴太阳能的最佳化途径之一。其中 MXene 是种过度金属碳化物或氮化物,结构跟另一神奇材料石墨烯非常相像,也拥有丰富的物理与化学性质,在电池、光电等领域的应用潜力都不错。

根据团队的研究,在钙钛矿电池各层添入少量的 MXene 之后,将设备的效率提高了 25% 以上,论文共同作者 Anna Pazniak 指出,该研究主要观察加入 MXene 后,半导体的电性能会发生什幺改变,有鉴于此,团队认为这种新型的奈米材料在大规模製造中具有庞大潜力。

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