科技日報(bào)記者 謝開飛 通訊員 張偉
給鈣鈦礦太陽能電池穿上“超級鎧甲”,讓電子傳輸?shù)酶€(wěn)定更高效。4月13日,記者從福建農(nóng)林大學(xué)獲悉,該校材料工程學(xué)院綠色光電器件與儲能電池團(tuán)隊(duì)青年教師林智超與西安交通大學(xué)梁超、河南大學(xué)李萌等團(tuán)隊(duì)合作,將內(nèi)嵌金屬富勒烯與聚合物相結(jié)合,在破解鈣鈦礦太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性難題上取得重大突破。相關(guān)成果已于近日發(fā)表在國際期刊《自然》上。
鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型光伏器件,具有與傳統(tǒng)硅太陽能電池相媲美的性能和巨大的成本優(yōu)勢,可廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電、柔性電子等領(lǐng)域,成為國家“雙碳”目標(biāo)的重要發(fā)展方向。
林智超介紹,目前,人們使用防水聚合物作為鈣鈦礦太陽能電池封裝界面層,以阻擋水和氧氣對鈣鈦礦層的侵蝕,抑制離子擴(kuò)散,提高其長期工作穩(wěn)定性。然而,當(dāng)聚合物層過厚時,會存在電子屏蔽效應(yīng),導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池性能的損失,難以同時兼顧工作穩(wěn)定和高效。
富勒烯作為一種碳的同素異形體,具有高效電子傳導(dǎo)特性。“該研究相當(dāng)于給鈣鈦礦太陽能電池,穿上了一件名為‘富勒烯—聚合物偶聯(lián)層’的‘超級鎧甲’,在它里面織著足球狀的‘富勒烯’這一神奇材料,從而實(shí)現(xiàn)電子的高效傳導(dǎo)。”林智超說,同時,他們還在富勒烯材料里內(nèi)嵌了磁性Nd原子(金屬釹),就像加了個“電動小馬達(dá)”,讓電子傳輸?shù)酶旄€(wěn)。
林智超(右一)在工作中
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,穿上這件“超級鎧甲”的鈣鈦礦太陽能電池,能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.78%,相較于此前的報(bào)道有著顯著提升,十分接近目前商業(yè)化硅太陽能電池的最高效率27.81%,然而生產(chǎn)成本卻僅為硅太陽能電池的一半左右,顯示了這一綠色新能源技術(shù)的巨大商業(yè)化應(yīng)用前景。
近10年來,福建農(nóng)林大學(xué)以第一作者或通訊作者單位在CNS三大期刊已共計(jì)發(fā)表論文19篇,其中以第一作者完成單位發(fā)論文15篇,以通訊作者完成單位發(fā)表論文17篇,位居農(nóng)林類高校第1位。同期,該校還以第一作者或通訊作者單位在CNS子刊發(fā)表論文400多篇。
(福建農(nóng)林大學(xué)供圖)
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