太陽能電池材料可以回收光等輕質(zhì)顆粒

時間：2022-01-21

鈣鈦礦可以回收輕質(zhì)顆粒-這一發(fā)現(xiàn)可能導致新一代價格適中的太陽能電池。

科學家們發(fā)現(xiàn)，一種很有前途的材料，叫做混合鹵化鈣鈦礦，可以回收利用。他們相信這一發(fā)現(xiàn)可以大大提高太陽能電池的效率。

雜化鹵化鈣鈦礦是一種特殊的合成材料，已成為科學研究的主題，因為它們似乎有望在太陽能領(lǐng)域發(fā)生革命。鈣鈦礦太陽能電池既便宜又容易生產(chǎn)，但在短短幾年內(nèi)，它們的能效幾乎和大多數(shù)家用太陽能電池板中使用的硅一樣高。

這項新研究表明，這可能只是一個開始。太陽能電池通過吸收來自太陽的光子來產(chǎn)生電荷，但過程相反，因為當電荷重新組合時，它們會產(chǎn)生光子。研究表明，鈣鈦礦細胞具有額外的能力來再次吸收這些再生光子，這被稱為光子回收。這將在單元內(nèi)產(chǎn)生集中效應(yīng)，就像使用透鏡在一個點上聚焦大量光一樣。

據(jù)研究人員介紹，這種回收光子的能力可以相對容易地利用，從而創(chuàng)建能夠突破太陽能電池板能效極限的電池。

本研究以既定合作為基礎(chǔ)，不僅關(guān)注這些材料在太陽能電池中的使用，還關(guān)注發(fā)光二極管的使用，由卡文迪許物理學教授、圣約翰學院院士組成Richard Friend進行劍橋大學。這項研究與牛津大學有關(guān)Henry Snaith阿姆斯特丹AMOLF的FOM學院的Bruno Ehrler團隊合作。

Felix Deschler它是該研究的相應(yīng)作者之一，與卡文迪許實驗室的鈣鈦礦研究團隊合作。他說：這充分證明了這種材料的質(zhì)量，為最大限度地提高太陽能電池的效率打開了大門。使用這種現(xiàn)象所需的制造方法并不復雜，技術(shù)的效率應(yīng)該大大提高，遠遠超過我們到目前為止所能達到的水平。

基于鈣鈦礦的太陽能電池于2012年**測試，并**了巨大成功，因此《科學雜志》將其評為2013年的年度突破之一。

從那時起，研究人員在提高這些細胞將光轉(zhuǎn)化為電能方面**了快速進展。最近的實驗產(chǎn)生了大約20個％功率轉(zhuǎn)換效率-這個數(shù)字可以和硅電池相比。

這項新研究表明，基于鈣鈦礦的細胞也能回收光子，它們能達到遠遠超過這一效率。

該研究在《科學》雜志上報道，將激光照射到500納米厚的碘化鈣鈦礦中。鈣鈦礦接觸時會發(fā)光，因此團隊可以根據(jù)其發(fā)出的光來測量樣品內(nèi)部的光子活性。

研究人員在激光照射到膠片附近時發(fā)現(xiàn)了近紅外光。然而，從遠離激光照射樣品的位置和由低能光子組成的第二次中檢測到這種至關(guān)重要。

本研究的主要作者路易斯·米格爾·帕佐斯·奧頓說：低能成分使電荷能夠長時間傳輸，但除非回收光子，否則高能成分將不存在。回收是硅和其他材料根本沒有的質(zhì)量。這種效果將大量電荷集中在一個非常小的體積內(nèi)。這些都是由入射光子和材料本身制造的光子的組合產(chǎn)生的，這就是為什么要提高其能量效率。

作為研究的一部分，PazosOutón鈣鈦礦背接觸式太陽能電池的第一個演示也被制造出來。事實證明，這種單電池可以從激光接觸點傳輸50微米以上的電流。距離遠遠大于研究人員的預期，是樣品中多次光子循環(huán)事件的直接結(jié)果。

現(xiàn)在，研究人員認為鈣鈦礦太陽能電池的效率可能比到目前為止要高得多。通信作者Richard Friend我們可以證明光子在我們自己的電池中循環(huán)，這是非常有希望的，他說。如果我們能利用這一點，它將給能源效率帶來巨大的好處。

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