钙钛矿电池为太阳能后起之秀,具有成本低与应用弹性高等优点,而美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)与莱斯大学近日更发现,可借由连续照明来稳固钙钛矿晶格,进而将钙钛矿电池转换效率从 18.5% 升到 20.5%。
研究发现长时间灯光照明可减少钙钛矿晶格的应变(strain)效应,让晶格可以均匀向外膨胀。晶格膨胀除了可提升转换效率,还可以“固化(curing)”钙钛矿晶体结构中的缺陷,并让更多电子在材料中移动。
(Source:莱斯大学)
研究员借由模拟超过 30 种碘化物(iodide)薄膜钙钛矿结构,发现灯光照射后,原子松弛的化学键跟钙钛矿与电极之间的障壁(barriers)会逐渐消失。该效果在关闭灯光后还可维持 30 分钟,且照射期间薄膜保持恒温控制,因此研究排除热量因素。
根据研究,实验最佳成果是将转换效率从 18.5% 提升到 20.5%,且平均效率皆达到 19% 以上,而电池高效率连续运作 800 小时后,还可维持 85% 的运作效率,使用 1,500 小时后也没有任何光衰减反应(induced degradation)。
LANL 科学家 Aditya Mohite 表示,这项研究让科学家更了解如何让钙钛矿电池稳定运作,并更理解晶格的动态结构与软度,为钙钛矿晶格的相行为(phase behavior)与突现(emergent)行为研究找出新方向。
由于排除多项晶格缺点,该研究进一步让钙钛矿电池朝商业化迈进,目前该研究已发表在《科学》(Science)期刊,团队先前也于 2017 年 9 月发表类似研究,借由光线与湿度消除钙钛矿晶格缺陷,这次他们则再深入探讨,并认为此效应是钙钛矿电池的市场扩展关键。
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