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喷涂式太阳能材料近期可望商业化

时间:2016-08-02 作者:R. Colin Johnson 阅读:
除了效率媲美硅,金属卤化物钙钛矿薄膜太阳能电池的最大优点是廉价,可望大幅降低太阳能光电板的成本…

能像油漆一样喷涂的光电(PV)材料在过去就被开发过,不过美国弗吉尼亚大学(University of Virginia)以及康乃尔大学(Cornell University)的研究人员表示,他们正在试验的喷涂式PV材料可望在几年内商业化。4QjEETC-电子工程专辑

弗吉尼亚大学教授Joshua Choi与康乃尔大学高能量同步加速器光源(High Energy Synchrotron Source)科学家合作,已经研发自组装金属卤化物钙钛矿(self-assembling metal halide perovskite)薄膜太阳能电池多年,在2009年首次有所成果;不过据Choi表示,该团队仅仅花了一年时间就开发出能媲美硅的PV材料配方,并可望在短时间内商业化。4QjEETC-电子工程专辑

金属卤化物钙钛矿已经被运用于雷射、光探测器、收发器以及LED等组件,不过Choi认为,该材料对电子领域的最大贡献会是在薄膜太阳能电池;他在接受EE Times访问时表示:“我们并不是唯一研究金属卤化物钙钛矿薄膜太阳能电池的团队,其他研究人员例如英国牛津大学(Oxford)的Henry Snaith、美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的Yang Yang也是专门研究这类技术;不过我们的时间表是在五年内开发出可商用的大面积太阳能电池。”
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*研究人员表示,金属卤化物钙钛矿薄膜太阳能电池耐用、性能佳,可运用于太空系统
(来源:University of Virginia)*4QjEETC-电子工程专辑

Choi 表示,除了效率媲美硅,金属卤化物钙钛矿薄膜太阳能电池的最大优点是廉价,可望大幅降低太阳能光电板的成本。硅PV材料的主要障碍在于高昂的制造成本,需要繁复的电气与工业制程步骤;在另一方面,金属卤化物钙钛矿薄膜能以喷涂到表面的方式保持电极,并在干燥后能自动自组装成高质量薄膜,如同美国国家可再生 能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)所证实的。4QjEETC-电子工程专辑

而 Choi指出,在NREL称之为有机-无机(organic-inorganic)混合配方的金属卤化物钙钛矿系列薄膜,在效率方面的增加速度比其他任何 一种新配方都快,这促使他与康乃尔大学合作,运用后者的高强度X光观察结晶程序,以精确了解溶液状的金属卤化物钙钛矿材料如何在低温下自组装为固态的单晶薄膜。
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*目前的原型材料只能制作成邮票大小的薄膜太阳能电池(左),但最终该纳米等级材料配方(右与下方),能喷涂到几乎任何表面上
(来源:University of Virginia)*4QjEETC-电子工程专辑

后 来Choi的团队实时在原子等级观察到金属卤化物钙钛矿结晶化的高速成长,并透过在溶液中添加不同化学品,证实能控制结晶的方向与速度。而Choi表示, 要让该技术在五年内商用化的最大障碍,就是免除在目前的配方中对铅的使用;研究人员正在寻求替代的金属、或是另一种长晶方法,以避免再使用铅这种有毒材料。4QjEETC-电子工程专辑

编译:Judith Cheng4QjEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载4QjEETC-电子工程专辑

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R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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