研究人員使用鈣鈦礦電池(chi)開(kai)發了一(yi)種(zhong)穩定的無硅太陽能電池(chi)板，通(tong)過氣相滲透將鈦摻入頂層。

太陽(yang)能(neng)正迅(xun)速成為美國最重要的(de)發電(dian)(dian)來(lai)源(yuan)之一(yi)，7%的(de)美國人使(shi)用它(ta)來(lai)為他們(men)的(de)家(jia)庭供(gong)電(dian)(dian)。然而，雖然太陽(yang)能(neng)為傳(chuan)統能(neng)源(yuan)生(sheng)產方(fang)法提供(gong)了(le)一(yi)種可行的(de)綠色替代方(fang)案(an)，但科學家(jia)們(men)仍在努力提高太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池板(ban)制造過程的(de)效率。

太(tai)陽能電(dian)池板(ban)由(you)許多(duo)太(tai)陽能電(dian)池組成，通常由(you)硅制(zhi)成。雖然(ran)硅是(shi)標準材料，但其(qi)生產和加(jia)工是(shi)能源密(mi)集型的，這(zhe)使(shi)得(de)建立新(xin)的制(zhi)造(zao)設施的成本很(hen)高。

雖然美國的(de)(de)科學(xue)家早就意(yi)識到需要提出新的(de)(de)、具有成本效益的(de)(de)材(cai)料來促(cu)進國內(nei)太陽能電池(chi)的(de)(de)生產，但佐治亞(ya)理工學(xue)院(yuan)材(cai)料科學(xue)與工程學(xue)院(yuan)的(de)(de)一組研究人員(yuan)可能剛(gang)剛(gang)想出了一個解(jie)決方案。

新材料提高(gao)產量

在副教授Juan Pablo Correa-Baena的(de)領導下，研究(jiu)人員(yuan)多年來一(yi)直在探(tan)索鈣鈦礦晶體(ti)作(zuo)為硅的(de)替代品。鈣鈦礦由碘原子(zi)、鉛和有機元(yuan)素組成，是一(yi)種有前(qian)途且高效的(de)替代品，其性(xing)能與(yu)硅相當。

“我們(men)正在開發可以輕松生產的(de)技術，而無需在昂貴的(de)設備(bei)上花費大量資金，”Correa-Baena 在佐治亞理工學院發布(bu)的(de)一(yi)份聲(sheng)明中(zhong)說(shuo)。

然而，鈣鈦(tai)(tai)礦的(de)一個主要缺點是其使(shi)用壽命有限—持(chi)續(xu)時間僅為硅(gui)電(dian)池的(de)5%左右。鈣鈦(tai)(tai)礦電(dian)池使(shi)用僅一年(nian)后就開始變質，而硅(gui)電(dian)池則持(chi)續(xu)20年(nian)。這種(zhong)材料(liao)對夏季(ji)高溫特別敏(min)感，在顯著節能(neng)之前(qian)可能(neng)會分解。

為了解決這個(ge)問題，Correa-Baena 的實驗室開發了一(yi)種新技術來穩定鈣鈦礦太陽能電池(chi)，其結構(gou)類似于電池(chi)。

通過鈦處理增強(qiang)太(tai)陽能電(dian)池

Correa-Baena和他的團隊制造的鈣鈦(tai)礦(kuang)太陽能(neng)電(dian)池有一(yi)(yi)個(ge)正極(ji)和一(yi)(yi)個(ge)負極(ji)，鈣鈦(tai)礦(kuang)層位于它們之間(jian)。在(zai)(zai)頂(ding)部(bu)添加(jia)正極(ji)之前(qian)，研(yan)究(jiu)人員在(zai)(zai)低真空中將(jiang)鈣鈦(tai)礦(kuang)暴露在(zai)(zai)鈦(tai)氣體(ti)中。這個(ge)過程(cheng)稱為氣相(xiang)滲透，將(jiang)鈦(tai)整合到太陽能(neng)電(dian)池的頂(ding)層。該(gai)技(ji)術目前(qian)正在(zai)(zai)接受(shou)專(zhuan)利(li)審(shen)查。

根據Correa-Baena的(de)說法(fa)，該團隊已經(jing)使(shi)導致壽(shou)命問題的(de)一(yi)層(ceng)更加堅固和耐高溫(wen)。通過(guo)滲透(tou)鈦，科(ke)學(xue)家們發現它們可以防(fang)止降(jiang)解過(guo)程，從而允許(xu)在(zai)屋頂或其他環境中測試太陽能(neng)電池。

太陽能(neng)電(dian)池生產中從硅到鈣(gai)鈦(tai)礦晶(jing)體的轉(zhuan)變最終(zhong)可能(neng)會改變太陽能(neng)行業。創新的穩(wen)定技術解決了鈣(gai)鈦(tai)礦電(dian)池的主要局限性，增強了其(qi)耐(nai)用性，使其(qi)更適合(he)長(chang)期使用。

此外，這一(yi)進(jin)步促(cu)進(jin)了太陽(yang)能電(dian)池的(de)(de)生(sheng)產(chan)，并支持了加速美國(guo)采用(yong)可再(zai)生(sheng)能源的(de)(de)更(geng)廣泛目(mu)標。通(tong)過提高鈣(gai)鈦礦電(dian)池的(de)(de)耐用(yong)性(xing)(xing)和(he)效率(lv)，Correa-Baena的(de)(de)穩定技術(shu)消除了鈣(gai)鈦礦電(dian)池使用(yong)的(de)(de)主(zhu)要障礙，為各(ge)個(ge)領域(yu)更(geng)具成(cheng)本(ben)效益和(he)可持續性(xing)(xing)的(de)(de)太陽(yang)能技術(shu)鋪平了道路。