头发为太阳能电池“保驾护航”?

2021-04-13 10:05 来源: 网易新闻 

  phys.org网站当地时间4月8日报道,澳大利亚昆士兰科技大学(QUT)研究人员Hongxia Wang教授与QUT材料科学中心副教授Prashant Sonar合作,用人类头发中提取的碳点,为钙钛矿太阳能电池打造了一套盔甲,提高了尖端太阳能技术的性能。相关研究成果刊登在《材料化学杂志A辑》中。

  钙钛矿太阳能电池是一种相对较新的光伏技术,被认为是未来几年内提供低成本、高效率太阳能电力的最佳候选者。研究人员已经证实,钙钛矿太阳能电池的能量转换效率,能够与目前商用的单晶硅太阳能电池媲美。目前,钙钛矿太阳能电池技术应用的最大障碍在于成本和稳定性。

  与单晶硅太阳能电池不同,钙钛矿太阳能电池是由易于生产的化合物制成的。而且,它的灵活性很强,可以为太阳能服装、旅行背包甚至独立电源帐篷的供电。去年,Sonar团队通过分解和灼烧毛发,将其转化为碳纳米点,展示了碳纳米点走向柔性显示器的可行性。

  在新研究中,研究人员在钙钛矿太阳能电池中使用了碳纳米点。他们在钙钛矿太阳能电池的制造过程中加入碳点溶液后,发现碳点形成了波浪形钙钛矿层,使钙钛矿晶体被碳点包覆在内。

  Wang教授说:“碳点为钙钛矿晶体提供了保护层。它可以让钙钛矿材料免遭湿气或其他不利环境因素的影响。”

  研究人员表示,与没有碳点保护层的钙钛矿电池相比,有“碳点盔甲”的钙钛矿电池不仅能量转换效率更高,稳定性也更好。

  Wang教授长期从事太阳能电池的研究,她希望开发出成本效益高、稳定性良好的光伏材料,助力解决全球能源问题。

  Wang教授说:“我们的终极目标是让太阳能电力变得更便宜、更易于获取,同时为光伏设备减负,因为现在的太阳能电池实在是太重了。现有高性能钙钛矿太阳能电池都是在极低水分和氧气水平下的可控环境中制造的,电池板面积较小,不具有商业化价值。为此,研究人员必须在大规模生产时的工业兼容条件下展开材料性能研究。”

  Wang教授对钙钛矿电池驱动宇宙飞船尤其感兴趣。国际空间站由四个太阳能阵列供电,可以产生120千瓦的电力。太空光伏技术的最大缺点在于有效载荷质量。虽然钙钛矿太阳能电池轻得多,但如何让它们成功应对极端太空辐射和巨大温差变化(-185~150℃),是研究人员需要攻克的又一个难题。