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解决电池含铅挑战,清华大学以锡打造全新钙钛矿太阳能

信息来源:nooeoo.com  时间:2019-07-10  浏览次数:5

虽然钙钛矿太阳能兼具成本低与转换效率高等优势,但该技术也同时存有遇水衰退、耐久性差缺点,再加上电池含有有毒物质铅、铅溶于水就会排放到环境中,是种有害无益的设备。对此,最近清华大学提供一项解决方案,尝试在不影响效率的强况下,用锡、锗等其它金属来取代铅,希望能加速钙钛矿太阳能商业化进展。

解决电池含铅挑战,清华大学以锡打造全新钙钛矿太阳能

清华大学以锡打造全新钙钛矿太阳能

目前钙钛矿的转换效率高达 23%,已经可以跟市面上常见的硅晶太阳能相竞争,且钙钛矿太阳能具有可挠、制程简单优点,可以用在穿戴式电子装置或是汽车上,应用范围比现在的太阳能技术还要广。

只不过若把铅从材料中除名,转换效率会骤降至 6%,原先有的优势也会大打折扣。

其中铅是个恶名昭彰的有毒重金属,被认为是儿童成长威胁之一,会影响神经系统,削弱学习、记忆和专注力。虽然市面其实也有许多商业产品含有铅,包括硅晶太阳能板在内,科学家会用铅包覆太阳能电池的活性材料。但不管是市面上的产品还是硅晶太阳能板,这些都不易溶解,而钙钛矿存有遇水降解的问题,一旦太阳能板受损,下雨时铅就会流至自然环境中。

因此现在有许多科学家都想制造出不影响转换效率的无铅钙钛矿技术,比如清华大学便尝试用锡、锗、铋、锑、铜和锰来取代铅。先前研究也指出,当以其它金属取代部分的铅时,转换效率最高可达 17%。

团队指出,锡的应用潜力最大,它的外部电子壳结构跟铅差不多,离子半径也比较小,这让材料在键合时不会影响晶格结构,目前团队也测试过各式锡钙钛矿的排列组合,比如将锡与铯等金属相结合,打造出全新的钙钛矿层。未来研究则会持续提高其稳定性与效率,希望有朝一日可让铅被无毒元素取而代之。

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