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太阳能行业的新宠被发现,吸收太阳能的能力极强

信息来源:nooeoo.com   时间: 2019-09-01  浏览次数:98

谁需要窗帘?有一天,你可以阻挡下午的眩光,并用吸收阳光的可变窗户加热,为你的电子设备充电。1月22日,在Nature Materials上发表的一个能够在透明窗格和深色太阳能电池之间切换的高科技原型面板材料。负责吸收太阳的面板中的层具有原子,其在高温下仅将其自身排列成光吸收晶体结构。当被加热时,这些原子会形成一种被称为钙钛矿的深色晶体,这是太阳能电池行业的新宠儿。

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普渡大学化学工程师Letian Dou及其同事们只能在太阳能电池中形成这些采光晶体,将热量转化为摄氏105度,比普通的阳光喷射窗要热得多。该团队正在努力将该阈值降低到70°C以下,这样仅靠阳光就能触发开关。目前,钙钛矿的原子保持锁定在晶体结构中,直到暴露于潮湿环境中,这些原子撞击原子并使材料再次透明。研究人员仍然需要找到一种方法来停用太阳能电池模式,而无需手头喷洒一瓶水。这项技术有朝一日可以用于挡风玻璃,可以为电动汽车充电,并且在太阳在外面烤时保持停放的汽车内部凉爽。

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Tsutomu Miyasaka的任务是建立一个更好的太阳能电池。那是在二十一世纪初,日本科学家想用更坚固,更有效的方法来取代他用来捕捉阳光的微妙分子。所以当一个学生告诉他一个不同寻常的不熟悉的材料时,我们必须尝试。他说这种材料“非常奇怪”,但他总是热衷于测试任何可能对光线产生反应的东西。其他科学家通过被称为钙钛矿的材料发电并且产生光。日本横滨大学的Miyasaka想知道材料是否也可以做相反的事情:吸收阳光并将其转化为电能。令他惊讶的是,这个想法奏效了。当他和他的团队用非常薄的钙钛矿层代替太阳能电池的光敏元件时,照射的电池会发出电流。

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2009年在美国化学学会杂志上报道的结果也激起了其他科学家的兴趣。钙钛矿的特性使它(以及其他钙钛矿家族)非常适合从太阳光高效地产生能量。也许,一些科学家认为,这种钙钛矿有一天可能会超越硅,这是世界上超过90%的太阳能电池中使用的吸光材料。最初的兴奋迅速转化为有希望的早期结果。对于任何太阳能电池来说,一个重要指标是太阳能转化效率。也就是说,撞击其表面的太阳光实际上转化为电能的效率。按照该标准,钙钛矿太阳能电池已经可以发光产生能量,其效率比历史上任何以前的太阳能电池材料都快。宫坂团队2009年报告中指出,钙钛矿太阳能电池效率仅为3.8%,今年高达22%。今天,这种材料几乎与芯片相媲美,科学家们已经用了60多年的时间来提高效率。

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科罗拉多州的国家可再生能源实验室的化学家Jao van de Lagemaat说:“人们非常兴奋,因为钙钛矿的效率已经快速攀升。真的感觉这就是现在正在开展的工作。”现在,钙钛矿太阳能电池正处于一个十字路口。实验室研究已经证明了它们的潜力:它们比经过时间考验的硅太阳能电池更便宜,更容易制作。虽然钙钛矿不太可能完全取代硅,但新材料可以搭载到现有的硅电池上,以创造出非常有效的电池。钙钛矿还可以在传统硅电池平坦的新应用中利用太阳能,例如作为窗户上的吸光涂层,或作为阴天工作的太阳能电池板,甚至吸收室内环境阳光。

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不过,钙钛矿是否能够实现这一飞跃,取决于目前的研究工作是否能解决一些缺点。例如,它们在高温和潮湿条件下降解的趋势对于在阳光下花费数小时的产品并不是很好的特征。所以科学家们正在努力提高稳定性而不杀死效率。牛津大学的物理学家亨利斯奈斯说:“有挑战,但我认为我们正在努力使这些东西稳定下来。然而,在一个被硅控制的行业中,为钙钛矿找到一个市场需要以创造性的方式来获取太阳能。”

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