駕馭螺旋之力：全球首創(chuàng)“彈性”手性界面可提升太陽(yáng)能電池效率

駕馭螺旋之力：全球首創(chuàng)“彈性”手性界面可提升太陽(yáng)能電池效率

IT之家 9 月 18 日消息，來(lái)自香港科技大學(xué)工程學(xué)院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)了彈性手性界面（chiral interface），提升了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率與耐用性，為其商業(yè)化鋪平了道路。

項(xiàng)目背景

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）是一種包含鈣鈦礦結(jié)構(gòu)化合物材料的太陽(yáng)能電池，其生產(chǎn)成本低廉且制造工藝簡(jiǎn)單。

與需要昂貴的高溫、高真空制造工藝的傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池不同，鈣鈦礦可通過(guò)多種低成本印刷技術(shù)輕松制成薄膜。

近年來(lái)，PSC 的性能提升非常迅速，但商業(yè)化仍面臨重大障礙，尤其是在實(shí)際應(yīng)用條件下的多種穩(wěn)定性方面，一個(gè)突出的挑戰(zhàn)是電池各層之間粘附力不足，導(dǎo)致界面可靠性受限。

項(xiàng)目介紹

為解決這一問(wèn)題，香港科技大學(xué)化學(xué)與生物工程系副教授周圓圓教授及其研究團(tuán)隊(duì)從天然手性材料的機(jī)械強(qiáng)度中獲得靈感，在 PSC 中構(gòu)建了一種前所未有的手性結(jié)構(gòu)界面，從而實(shí)現(xiàn)了極高的可靠性。

研究團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦吸收層與電子傳輸層之間插入了基于 R/S甲基芐銨的手性結(jié)構(gòu)夾層，以構(gòu)建一個(gè)堅(jiān)固且有彈性的異質(zhì)界面。

經(jīng)封裝的太陽(yáng)能電池在40°C 至 85°C 之間進(jìn)行 200 次循環(huán)測(cè)試，持續(xù) 1200 小時(shí)后，其初始功率轉(zhuǎn)換效率仍保持了 92%，該測(cè)試遵循國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）61215 太陽(yáng)能電池標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

該研究的第一作者、目前擔(dān)任香港科技大學(xué)化學(xué)與生物工程系研究助理教授及前研究資助局博士后研究員的段田偉博士表示：

手性材料的迷人機(jī)械特性與其亞單元的螺旋排列密切相關(guān)，這種排列酷似機(jī)械彈簧，在關(guān)鍵器件界面引入具有手性結(jié)構(gòu)的中介層，讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在各種運(yùn)行狀態(tài)下更具機(jī)械耐久性和適應(yīng)性。

項(xiàng)目意義

這一突破為太陽(yáng)能的未來(lái)帶來(lái)了巨大希望。隨著可靠性和功率轉(zhuǎn)換效率的潛在提升，未來(lái)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板在各種天氣條件下可能變得更加可靠，確保長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)電。

以上圖源：香港科技大學(xué)

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