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30年!新型钙钛矿光伏电池寿命已超越硅基电池

来源:财联社 2022-06-23 18:33
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据报道,美国普林斯顿工程学院的研究人员近期开发出了首个具有商业可行性使用寿命的钙钛矿太阳能电池,这是新兴可再生能源技术的一个重要里程碑。该团队预计,这种设备的使用寿命可以达到30年左右,远远超过当前太阳能电池常见的20年使用期。

据称,该设备不仅非常耐用,而且还符合常见的效率标准。它是同类产品中第一个可与硅基电池相媲美的产品,硅基电池自1954年问世以来一直占据市场主导地位。

钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的半导体,使其非常适合用于太阳能电池技术。它们可以在室温下制造,比硅耗能少得多,因此生产成本更低,更可持续。硅坚硬而不透明,而钙钛矿可以被制造得灵活而透明,将太阳能扩展到遍布美国山坡和屋顶的标志性面板之外。

但与硅不同,钙钛矿是出了名的脆弱。早期的钙钛矿太阳能电池(PSC)是在2009年到2012年间制造的,只能运行几分钟。尽管后续技术大有突破,但始终无法与硅基太阳能电池相媲美,硅基电池的使用寿命一般在15年至25年之间。

因此,此次普林斯顿大学的最新研究成果对于钙钛矿太阳能电池的商业化应用无疑有着深远的影响。该团队在近期发表在《科学》杂志上的一篇论文中揭示了他们的新设备和测试此类设备的新方法,并称创纪录的设计突出了PSC的持久潜力,特别是作为推动太阳能电池技术超越硅极限的一种方式。

多年来,该研究团队一直在进行多项设计:将不同的材料分层,以优化光吸收,同时保护最脆弱的区域免受曝光。他们在两个关键部件之间开发了一个超薄覆盖层:吸收钙钛矿层和由铜盐和其他物质制成的电荷携带层。目标是防止钙钛矿半导体在几周或几个月内烧毁。

研究人员对这些设计进行了数十次排列,改变了几何中的微小细节,改变了层数,并尝试了数十种材料组合。每个设计最终都会经受该团队专有的测试,即在加热的同时照亮设备来加速老化过程。

这个过程加速了多年定期暴露自然会发生的事情。研究人员选择了四种老化温度,并在这四种不同的数据流中测量了结果,从典型夏日的基线温度到高于水沸点的230华氏度的极端温度,并测量它们随着时间的推移而下降的性能。

研究人员称,这个过程加速了多年定期暴露在自然环境中会发生的事情。他们选择了四种老化温度,并在这四种不同的数据流中测量了结果,从典型夏日的基线温度到高于水沸点的230华氏度的极端温度。

最后,他们从组合数据中推断出该设备在室温下数万小时连续照明的性能。结果表明,在平均温度为95华氏度的情况下,该设备在连续照明下至少五年内可以实现80%以上的峰值效率。使用标准转换指标,这相当于在新泽西州普林斯顿等地区进行了30年的户外操作。

(来源:财联社)

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