钙钛矿电池做为下一代备受瞩目太阳能技术,在提升光电转换效率以及延长使用寿命之于,也需要让制程更加“友善”,英国史云斯大学科学家考量到钙钛矿太阳能制程所用的 γ-丁内酯(GBL)有毒溶剂,其实并不是每个国家都能广泛使用,以全新可降解、无毒的溶剂,提高未来钙钛矿的普及。
钙钛矿太阳能常用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)与 GBL,这三种都是有毒溶剂,毒性由左至右减弱,其中这次被点名的 GBL 通常是一种易潮解的无色油状液体,有着微弱的塑胶臭味并且能溶于水,在化学领域常当作溶剂和反应试剂,于锂离子电池为特殊非水溶液,在钙钛矿太阳能领域中,则用于控制钙钛矿结晶,只是材料有毒也不永续。
再加上由于 GBL 是台湾二级毒品 GHB 的前驱原料,经过稀释并吞食 GBL 之后,体内会迅速代谢成 GBH,有着药物滥用与非法用途之虞,导致目前 GBL 在许多地方已是受控化学品。这边也提醒饮料离开视线勿再喝。
史云斯大学(Swansea University)SPECIFIC 创新与知识中心表示,目前已经找到全新溶液,可替代现在的有毒、不可回收的 GBL 溶剂,且完全不会影响电池的性能。
γ-戊内酯(GVL)的优势包括,原料永续、没有任何法律问题、是用大规模制造、无毒可生物降解,研究小组组长 Trystan Watson 认为,为了环境永续,也希望太阳能电池制造方式能跟发电一样是“绿色”的,而随着下一代太阳能技术的商用可行性,减少大量生产的环境冲击愈加重要。
自 2009 年问世以来, 钙钛矿太阳能电池 迅速发展,转换效率已达到 25.5%,接近市售的单晶硅太阳能,该技术也试用低成本溶液处理,不过若要商业化之前,还有须多问题得解决,好比解决稳定性、寿命与限制规模生产的溶剂问题,才能降低成本, Watson 指出,希望这项研究能帮助过去无法研究钙钛矿太阳能的国家,加速发展更干净、绿色的能源。
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(图片来源:史云斯大学)