為了提高鈣鈦礦太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性和效率，來(lái)自亞利桑那大學(xué)的一個(gè)研究小組研發(fā)出一種新的印刷工藝，這種工藝名為通過(guò)墨水繪制的限制性區(qū)域印刷，簡(jiǎn)稱RAPID。

研究人員指出，這種相對(duì)較新的技術(shù)仍然非常不穩(wěn)定，所以鈣鈦礦沒(méi)有得到更廣泛的使用。專家們重點(diǎn)指出，他們的創(chuàng)新可以克服這種不穩(wěn)定性。

亞利桑那大學(xué)化學(xué)和環(huán)境工程系助理教授Adam Printz和他的團(tuán)隊(duì)(包括該?；瘜W(xué)和環(huán)境工程系副教授Erin Ratcliff以及化學(xué)、生物化學(xué)和光學(xué)科學(xué)系榮譽(yù)教授Neal Armstrong)獲得了能源部太陽(yáng)能技術(shù)辦公室(SETO)為該項(xiàng)目提供的為期三年、價(jià)值70萬(wàn)美元的撥款。

Printz入選了SETO 2020財(cái)年鈣鈦礦資助計(jì)劃。這一計(jì)劃著眼于以更快的速度開(kāi)發(fā)可負(fù)擔(dān)的太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)美國(guó)的清潔能源目標(biāo)并創(chuàng)造國(guó)內(nèi)就業(yè)機(jī)會(huì)。

研究人員指出，實(shí)驗(yàn)室制造的鈣鈦礦具有與礦物相同的晶體結(jié)構(gòu)，具備了光導(dǎo)性能和被制成油墨的能力。

后一種特性使鈣鈦礦能夠被打印到柔性塑料片上，這和打印報(bào)紙的方式類似。專家們強(qiáng)調(diào)，這一特性可以打印出高效的、超薄的太陽(yáng)能電池，這些電池薄到可以被卷起來(lái)。

Printz和他的團(tuán)隊(duì)在2019年年底開(kāi)始了鈣鈦礦打印工作，他們使用3D打印零件小規(guī)模展示了這種機(jī)制的運(yùn)作方式。這筆資金使團(tuán)隊(duì)得以打造一個(gè)可以升級(jí)的項(xiàng)目版本。

為了制造鈣鈦礦材料，研究小組在一個(gè)表面上鋪上了一層薄薄的專用墨水。在此之后，墨水被加熱以使鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)成形。研究人員指出，這種印刷的薄膜呈現(xiàn)出幾個(gè)由邊界區(qū)域分隔的微小顆粒。當(dāng)放在高倍顯微鏡下時(shí)，看起來(lái)就像干裂的泥土。

“這些邊界區(qū)域?qū)嶋H上可以與空氣中的水分相互作用，讓鈣鈦礦轉(zhuǎn)化為一種完全不同的、不吸收光線的材料，這會(huì)讓太陽(yáng)能電池變得很糟糕，”“我們希望盡量減少晶界表面積，這樣就不會(huì)發(fā)生這些反應(yīng)，鈣鈦礦就會(huì)更有可能保持在鈣鈦礦的形態(tài)?！?/p>

RAPID的功能是盡量減少邊界區(qū)域。減少邊界面積可以提高穩(wěn)定性和效率。

作為團(tuán)隊(duì)工作一部分，Printz和他的團(tuán)隊(duì)旨在將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的晶界減少90%。他們還希望將電池的效率穩(wěn)定性提升50%。

研究人員還希望，隨著RAPID大規(guī)模發(fā)生作用，鈣鈦礦的生產(chǎn)會(huì)受到積極影響，在很大程度上改善低成本、高效率設(shè)備的穩(wěn)定性。

SETO一直支持側(cè)重于提高有機(jī)-無(wú)機(jī)混合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率和壽命的研究。SETO的目標(biāo)是快速實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能技術(shù)的商業(yè)化，降低制造成本。 根據(jù)SETO的說(shuō)法，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)有了快速的進(jìn)步，從2006年的約3%提高到今天的逾25%。雖然鈣鈦礦太陽(yáng)能電池會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效，但在它們成為一種富有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)技術(shù)之前，仍然存在著一些挑戰(zhàn)。Mercom一直在持續(xù)報(bào)道鈣鈦礦技術(shù)改進(jìn)的創(chuàng)新和突破。

最近，布朗大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)表示，他們開(kāi)發(fā)出一種可以提高鈣鈦礦太陽(yáng)電池效率的分子膠水。韓國(guó)光州科技學(xué)院的研究人員也研究出一種通過(guò)利用離子來(lái)提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的新方法。

來(lái)源：PV-Tech