纳米粒子的突破可能使太阳能的“圣杯”触手可及

时间: 2025-04-20 03:09:29 |   作者: 新闻中心

  钙钛矿电池比硅电池便宜得多，也更灵活，但它们存在严重的耐久性问题。一项新的突破可能会改变这种状况。

  科学家已经制造出一种廉价且灵活的太阳能电池，其常规使用的寿命是同类电池的近10倍，这一进步有朝一日可能有助于彻底改变太阳能生产。

  钙钛矿电池通常被称为太阳能的“圣杯”，它为传统的硅基太阳能技术提供了一种轻量级的替代品。它们灵活的结构使它们能够以可打印层的形式应用于汽车和手机，这样它们就可以每时每刻充电。

  听起来好得令人难以置信？到目前为止，你是对的。钙钛矿有一些主要缺陷。有必要注意一下的是，由于与空气中的水分发生化学反应，它们会迅速降解，从而泄漏出碘。

  但是现在，一组研究人员已经找到了解决这一个问题的方法。通过在钙钛矿中嵌入纳米颗粒，他们生产出了一种持续1530小时的新电池，比以前的钙钛矿太阳能电池设计增加了近10倍。研究人员在2月20日的《EES Solar》杂志上发表了他们的研究结果。

  “通过解决钙钛矿太阳能技术面临的这些共同挑战，我们的研究为更便宜、更高效、更容易获得的太阳能打开了大门，”研究报告的合著者、英国萨里大学先进技术研究所的工程研究员Imalka Jayawardena在一份声明中说。“我们在这里取得的成就是朝着开发可承受现实条件的高性能太阳能电池迈出的关键一步，使我们更接近其在全世界内的商业应用。”

  作为发展最快、最便宜的可再次生产的能源，太阳能是减少温室气体排放的关键。但这项技术的发展受到对硅的依赖的阻碍，硅是一种有限的、不可再生的资源，其最纯净的形式生产所带来的成本很高。

  为了克服这一瓶颈，科学家们一直在寻找钙钛矿的替代品 —— 用自然产生的钙钛氧化物晶体的人工合成，其成本仅为钙钛矿的一小部分。但与能够正常的使用数十年的纯硅电池不同，由钙钛矿制成的太阳能电池只可以使用100小时左右，这大大限制了它们的实用性。

  在这项新研究中，科学家们寻找一种方法来捕获从钙钛矿中泄漏的碘。他们的解决方案是在制造电池时将微小的氧化铝纳米颗粒嵌入电池中。这不仅防止了碘的泄漏，而且创造了一个更均匀和导电的结构。

  在极端高温和潮湿条件下对这些电池来测试后，研究人员发现，改性后的电池保持了两个多月（1530小时）的高性能，比未增强的钙钛矿电池的160小时寿命有了显著提高。

  “十年前，钙钛矿太阳能电池在现实条件下持续使用这么长时间的想法似乎是遥不可及的，”该研究的主要作者、先进技术研究所的研究员Hashini Perera在声明中说。“通过这一些改进，我们在稳定性和性能方面取得了新的突破，使钙钛矿技术更接近成为主流能源解决方案。”

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