向太阳能的广泛过渡将在很大程度上取决于可靠,安全和负担得起的技术,例如用于储能的电池和用于能量转换的太阳能电池。在伦斯勒理工学院,研究人员专注于该方程式的两个部分。
在今天发表在《高级功能材料》上的一项研究中,一个由工程师,材料科学家和物理学家组成的团队展示了以前未被考虑用于太阳能电池的一种新材料-一种无铅硫属元素钙钛矿-可以提供一种更安全的方法中国建材网cnprofit.com。比其他通常认为的更有效的选择。
有机无机卤化物钙钛矿(一种晶体矿物)已显示出有望成为太阳能电池中的关键成分,但它们也带来了巨大挑战。它们的独特性质非常有效地将太阳能转化为电能,并且比传统上以这种方式使用的硅便宜。但是,当它们暴露在湿气和阳光下时会不稳定,降解时效率会降低,并分解为铅和碘化铅-两者都是有害物质。
“这些材料在第一天就能为您带来出色的性能,但是在三到四天之内(最多一周),您会发现它们的性能急剧下降,”机械,航空航天和核工程专业的教授Nikhil Koratkar说。伦斯勒和本文的通讯作者。“此外,这些材料由于含有铅,因此不环保。”
为了克服这一挑战,Koratkar和一组研究人员(包括机械工程博士学位的Tushar Gupta)展示了无铅硫属钙钛矿,特别是硫化锆锆(BaZrS3)的薄膜如何潜在地替代铅-含有钙钛矿,使用起来更安全,更稳定。
为了测试该化合物将光转换为电流的能力,研究小组使用它来构建光传感器。研究人员在实验室的工作表明,BaZrS3本质上更稳定且具有防水性。他们能够通过理论计算和计算模型证明,BaZrS3在暴露于湿气或强烈的阳光下具有很高的抗反应或分解能力。
这还通过在四个星期内进行的详细设备老化研究进行了实验验证。最重要的是,Koratkar说,制造这种化合物实际上要比高质量的硅便宜。
Koratkar说:“美国国家工程院已经定义了14项重大挑战;其中之一就是使从太阳能中收集能量的成本更低,分布更广。” “这是这项工作的动机,是想出一种可以与硅的效率相媲美的新材料,但是却可以降低太阳能电池的制造成本,这是实现这一目标的关键。”