中韓科研人員合作破解電池壽命基因難題

發(fā)布日期:2023-11-02  來(lái)源:中國(guó)新聞網(wǎng)

核心提示:2日從中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉,該院固體物理研究所、中國(guó)科學(xué)院光伏與節(jié)能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘旭研究員和田興友研究員團(tuán)
 2日從中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉,該院固體物理研究所、中國(guó)科學(xué)院光伏與節(jié)能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘旭研究員和田興友研究員團(tuán)隊(duì)與韓國(guó)成均館大學(xué)Nam-Gyu Park教授、華北電力大學(xué)戴松元教授合作,成功在反式鈣鈦礦太陽(yáng)電池研究方面取得新突破。
 
  據(jù)介紹,研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦陽(yáng)離子面外分布不均勻是影響電池性能的主要原因,破解鈣鈦礦電池壽命基因難題。
 
  相關(guān)成果于2023年11月2日在線發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上。
 
 
  鈣鈦礦太陽(yáng)電池屬于新概念太陽(yáng)能電池,經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,傳統(tǒng)的界面鈍化及結(jié)晶調(diào)控方法很大程度上推動(dòng)了電池效率的提升,但近年來(lái)相關(guān)研究中該電池效率的提升速度明顯放緩,相關(guān)研究遇到了“瓶頸”。
 
  科研人員發(fā)現(xiàn),鈣鈦礦薄膜內(nèi)往往不可避免地會(huì)發(fā)生相分離現(xiàn)象。深入研究陽(yáng)離子面外方向分布,不但有助于理解鈣鈦礦體相載流子動(dòng)力學(xué)過(guò)程,更有望推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)電池效率的進(jìn)一步提升。但是鈣鈦礦體相的不同陽(yáng)離子組分分布、以及影響電池穩(wěn)定性和效率損失的原因目前尚不清楚。
 
  通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明陽(yáng)離子面外方向的梯度不均勻分布,這也是首次可視化驗(yàn)證了鈣鈦礦薄膜的陽(yáng)離子組分在面外不均勻分布。
 
  研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了這種梯度不均勻分布的原因,發(fā)現(xiàn)不同陽(yáng)離子在結(jié)晶及相轉(zhuǎn)變過(guò)程中的速率差過(guò)大是導(dǎo)致組分不均勻的主要原因,進(jìn)而制備出均勻化的鈣鈦礦薄膜,極大程度上提升了載流子壽命及擴(kuò)散長(zhǎng)度,加強(qiáng)了載流子界面抽取。
 
  研究團(tuán)隊(duì)利用相關(guān)策略制備的反式鈣鈦礦太陽(yáng)電池獲得了26.1%的最高效率,認(rèn)證效率為25.8%。此外,經(jīng)2500小時(shí)最大功率電追蹤后,未封裝的器件仍保持其初始 PCE的92%的可靠運(yùn)行穩(wěn)定性。
 
  該研究工作開(kāi)辟了提升電池器件穩(wěn)定性的新途徑,有望打破鈣鈦礦太陽(yáng)電池的效率瓶頸,為進(jìn)一步提升高效、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)電池提供了明確的方向。

 
 
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