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"倒過來",更好用!鈣鈦礦電池最新成果發(fā)布

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2024-07-26 14:31:22
記者25日從西湖大學(xué)獲悉,該校工學(xué)院王睿實驗室研發(fā)出一種新分子——Py3,它有望顯著提升鈣鈦礦太陽能電池(以下簡稱“鈣鈦礦電池”)光電轉(zhuǎn)化效率,并將其使用壽命延長約2倍。相關(guān)成果24日在線發(fā)表于《自然》雜志。

“典型的鈣鈦礦電池共有5層。”王睿介紹,在正置鈣鈦礦電池中,自電池表面到內(nèi)部依次為透明導(dǎo)電氧化物、電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴選擇接觸層、金屬電極;而在倒置鈣鈦礦電池中,電子傳輸層和空穴選擇接觸層的位置對調(diào),其余幾層不變。Py3分子主要針對倒置鈣鈦礦電池而開發(fā)。

“空穴選擇接觸層的性能,和所選用分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。”王睿解釋說,這類分子通常由共軛母核和錨定基團組成,目前其結(jié)構(gòu)設(shè)計依賴氮、硫、氧等雜原子取代的π-共軛結(jié)構(gòu)。這容易導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,影響鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性。

為解決這一問題,王睿團隊聯(lián)合浙江大學(xué)薛晶晶團隊,嘗試構(gòu)建一種全新的共軛母核。他們拋棄傳統(tǒng)設(shè)計思路,把目光投向具有本征穩(wěn)定性的全碳基結(jié)構(gòu)——芘核。最終,研究團隊成功合成基于芘的共軛母核分子Py3,并開發(fā)了新型空穴選擇接觸結(jié)構(gòu)。

實驗測試顯示,采用Py3分子作為空穴選擇接觸層的鈣鈦礦電池,光電轉(zhuǎn)化效率顯著提高至26.1%;此類鈣鈦礦電池器件運行壽命超1萬小時。而在現(xiàn)階段,鈣鈦礦電池的使用壽命約為3000小時。

來源:科技日報

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