30年！新型鈣鈦礦光伏電池壽命已超越硅基電池

財聯社上海6月23日訊（編輯 黃君芝）據報道，美國普林斯頓工程學院的研究人員近期開發出了首個具有商業可行性使用壽命的鈣鈦礦太陽能電池，這是新興可再生能源技術的一個重要里程碑。該團隊預計，這種設備的使用壽命可以達到30年左右，遠遠超過當前太陽能電池常見的20年使用期。

據稱，該設備不僅非常耐用，而且還符合常見的效率標準。它是同類產品中第一個可與硅基電池相媲美的產品，硅基電池自1954年問世以來一直占據市場主導地位。

鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結構的半導體，使其非常適合用于太陽能電池技術。它們可以在室溫下制造，比硅耗能少得多，因此生產成本更低，更可持續。硅堅硬而不透明，而鈣鈦礦可以被制造得靈活而透明，將太陽能擴展到遍布美國山坡和屋頂的標志性面板之外。

但與硅不同，鈣鈦礦是出了名的脆弱。早期的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）是在2009年到2012年間制造的，只能運行幾分鐘。盡管后續技術大有突破，但始終無法與硅基太陽能電池相媲美，硅基電池的使用壽命一般在15年至25年之間。

因此，此次普林斯頓大學的最新研究成果對于鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用無疑有著深遠的影響。該團隊在近期發表在《科學》雜志上的一篇論文中揭示了他們的新設備和測試此類設備的新方法，并稱創紀錄的設計突出了PSC的持久潛力，特別是作為推動太陽能電池技術超越硅極限的一種方式。

多年來，該研究團隊一直在進行多項設計：將不同的材料分層，以優化光吸收，同時保護最脆弱的區域免受曝光。他們在兩個關鍵部件之間開發了一個超薄覆蓋層：吸收鈣鈦礦層和由銅鹽和其他物質制成的電荷攜帶層。目標是防止鈣鈦礦半導體在幾周或幾個月內燒毀。

研究人員對這些設計進行了數十次排列，改變了幾何中的微小細節，改變了層數，并嘗試了數十種材料組合。每個設計最終都會經受該團隊專有的測試，即在加熱的同時照亮設備來加速老化過程。

這個過程加速了多年定期暴露自然會發生的事情。研究人員選擇了四種老化溫度，并在這四種不同的數據流中測量了結果，從典型夏日的基線溫度到高于水沸點的 230 華氏度的極端溫度，并測量它們隨著時間的推移而下降的性能。

研究人員稱，這個過程加速了多年定期暴露在自然環境中會發生的事情。他們選擇了四種老化溫度，并在這四種不同的數據流中測量了結果，從典型夏日的基線溫度到高于水沸點的230華氏度的極端溫度。

最后，他們從組合數據中推斷出該設備在室溫下數萬小時連續照明的性能。結果表明，在平均溫度為95華氏度的情況下，該設備在連續照明下至少五年內可以實現80%以上的峰值效率。使用標準轉換指標，這相當于在新澤西州普林斯頓等地區進行了30年的戶外操作。

本文轉自:科創板日報