圖片來源：瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院

 

市場上，硅晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已穩(wěn)定在 25% 左右，于是短短幾年內(nèi)轉(zhuǎn)換效率突飛猛進(jìn)的鈣鈦礦太陽能電池便成為市場下一代光伏電池的理想選擇，其成長速度已刷新全球紀(jì)錄，尤其是有機(jī) – 無機(jī)鉛鹵鈣鈦礦能提供多功能性，可能帶來更高的轉(zhuǎn)換效率。

 

鈣鈦礦太陽能電池制程簡易、成本低廉，轉(zhuǎn)換效率卻可突破 20%，外界十分看好未來發(fā)展?jié)摿?，去年在瑞士舉辦的世界經(jīng)濟(jì)論壇 （WEF）曾將其列為未來改變?nèi)祟惿畹?10 大科技技術(shù)之一。

 

只不過，鈣鈦礦材料也面臨時(shí)間壓力，它們?nèi)菀纂S著時(shí)間推移而分解出現(xiàn)問題，雖然至今也有不少實(shí)驗(yàn)將無機(jī)陽離子如銫、銣添加到鈣鈦礦中來保持高效率，但這些溶液往往難敵現(xiàn)實(shí)且昂貴，也因此鈣鈦礦電池價(jià)格仍比傳統(tǒng)矽電池還要高。

 

研究團(tuán)隊(duì)表示，迄今為止，科學(xué)家還沒發(fā)現(xiàn)能同時(shí)提高轉(zhuǎn)換效率又兼顧穩(wěn)定性、且更容易合成的有機(jī)陽離子，直到最近實(shí)驗(yàn)室將有機(jī)胍鹽正離子（CH6N3）引入甲基碘化鉛鈣鈦礦，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦穩(wěn)定性大增，可望成為替代品之一。

 
   
 

胍（guanidinium）是一種含氮的有機(jī)化合物，晶狀固體，具強(qiáng)鹼性，也稱“氨基甲脒”，可由瓜氨酸氧化制得。一般以鹽的形式使用，是有機(jī)合成（合成雜環(huán)化合物）、藥物、染料合成的中間體。

 

添加了胍鹽的鈣鈦礦太陽能電池在全光照測試條件下，至少持續(xù) 1,000 小時(shí)平均轉(zhuǎn)換效率都超過 19%，研究人員估計(jì)，若假設(shè)電池每天接受 6 小時(shí)日照，或平均輻照度 250Wm-2（相當(dāng)于北非環(huán)境），這樣的穩(wěn)定性已經(jīng)相當(dāng)于 1,333天（3.7年）的實(shí)際使用情況，符合該領(lǐng)域的使用標(biāo)準(zhǔn)。雖然若要通過標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池認(rèn)證，還需經(jīng)一系列包括溫度循環(huán)和濕熱的壓力測試。