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香港城大科研突破:新技術使鈣鈦礦太陽能電池在高溫下性能飆升至25.6%效率!

香港城大研究團隊最近在太陽能科技領域取得了重大進展,成功提升了鈣鈦礦太陽能電池的性能,尤其是在高溫環境下的穩定性。這項研究成果於10月20日刊登在《科學》雜誌上,成為引人注目的科技突破。

研究背後的動力源於2009年由日本宮坂勉博士開發鈣鈦礦太陽能電池,這種電池利用簡單的塗覆製程和低價的溶液方法來生產,並擁有超過22%的高光電轉換效率。這使得鈣鈦礦太陽能電池被視為下一代太陽能電池材料,全球各地的科學家們都在積極進行相關研究和開發。


然而,近年來,電子和電洞的引出方向與傳統裝置結構相反,以降低製造製程溫度、簡化製造方法並降低製造成本。在這個背景下,pin鈣鈦礦太陽能電池成為了研究的焦點,然而,用於提高電洞電荷提取性能的SAM卻存在熱不穩定性的問題,這在高溫下會導致性能下降,就像一輛高性能跑車在炎熱的天氣中過熱並失去性能一樣。


為解決這一問題,研究小組創建了膦酸(MeO-4PADBC)SAM,利用其在電洞電荷提取層中的氧化鎳奈米粒子膜表面上的錨定效應,顯著提高了SAM在基底上的結合能,穩定了氧化鎳層和鈣鈦礦之間的界面,進一步提高了電荷提取效率。這種技術的引入不僅顯著提高了熱耐久性,使電池即使在65℃左右的高溫下運行1200小時後,仍能保持90%以上的初始轉換效率,更實現了25.6%的高效率。

65℃左右的高溫下運行1200小時後,證實電池的初始轉換效率仍保持在90%以上,實現了25.6%的高效率。

研究小組表示,這一突破解決了迄今為止阻礙鈣鈦礦太陽能電池廣泛實際應用的一個主要障礙。他們期望這項技術成果將成為推動高效能源轉型的遊戲規則改變者,為未來太陽能科技的發展帶來新的可能性。


參考文獻和圖片來源:

  1. 高温時でも性能低下しないペロブスカイト太陽電池を開発;https://engineer.fabcross.jp/archeive/231114_perovskite-solar-cells.html

  2. 香港城市大學研發鈣鈦礦太陽能電池新技術取得重大突破 成果刊於國際學術期刊《科學》;https://www.cityu.edu.hk/zh-hk/research/stories/2023/10/20/pivotal-breakthrough-adapting-perovskite-solar-cells-renewable-energy-city-university-hong-kong-published-science

  3. 認識城大;https://www.cityu.edu.hk/zh-hk/about

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