研究人员使用钙钛矿电池开发了一种稳定的无硅太阳能电池板，通过气相渗透将钛掺入顶层。
一名学生通过溶液处理沉积卤化物钙钛矿材料。Christopher McKenney/佐治亚理工学院
太阳能正迅速成为美国最重要的发电来源之一，7%的美国人使用它来为他们的家庭供电。然而，虽然太阳能为传统能源生产方法提供了一种可行的绿色替代方案，但科学家们仍在努力提高太阳能电池板制造过程的效率。
太阳能电池板由许多太阳能电池组成，通常由硅制成。虽然硅是标准材料，但其生产和加工是能源密集型的，这使得建立新的制造设施的成本很高。
虽然美国的科学家早就意识到需要提出新的、具有成本效益的材料来促进国内太阳能电池的生产，但佐治亚理工学院材料科学与工程学院的一组研究人员可能刚刚想出了一个解决方案。
新材料提高产量
在副教授Juan Pablo Correa-Baena的领导下，研究人员多年来一直在探索钙钛矿晶体作为硅的替代品。钙钛矿由碘原子、铅和有机元素组成，是一种有前途且高效的替代品，其性能与硅相当。
“我们正在开发可以轻松生产的技术，而无需在昂贵的设备上花费大量资金，”Correa-Baena 在佐治亚理工学院发布的一份声明中说。
然而，钙钛矿的一个主要缺点是其使用寿命有限—持续时间仅为硅电池的5%左右。钙钛矿电池使用仅一年后就开始变质，而硅电池则持续20年。这种材料对夏季高温特别敏感，在显著节能之前可能会分解。
为了解决这个问题，Correa-Baena 的实验室开发了一种新技术来稳定钙钛矿太阳能电池，其结构类似于电池。
通过钛处理增强太阳能电池
Correa-Baena和他的团队制造的钙钛矿太阳能电池有一个正极和一个负极，钙钛矿层位于它们之间。在顶部添加正极之前，研究人员在低真空中将钙钛矿暴露在钛气体中。这个过程称为气相渗透，将钛整合到太阳能电池的顶层。该技术目前正在接受专利审查。
根据Correa-Baena的说法，该团队已经使导致寿命问题的一层更加坚固和耐高温。通过渗透钛，科学家们发现它们可以防止降解过程，从而允许在屋顶或其他环境中测试太阳能电池。
太阳能电池生产中从硅到钙钛矿晶体的转变最终可能会改变太阳能行业。创新的稳定技术解决了钙钛矿电池的主要局限性，增强了其耐用性，使其更适合长期使用。
此外，这一进步促进了太阳能电池的生产，并支持了加速美国采用可再生能源的更广泛目标。通过提高钙钛矿电池的耐用性和效率，Correa-Baena的稳定技术消除了钙钛矿电池使用的主要障碍，为各个领域更具成本效益和可持续性的太阳能技术铺平了道路。
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