半透明鈣鈦礦電池技術(shù)

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。隨著對太陽能電池的需求持續(xù)增長，消費者現(xiàn)在正尋求不那么突兀的方式，將其應(yīng)用到建筑和汽車中。

透明或半透明電池比標準的不透明硅太陽能電池提供了更大的柔軟性和視覺吸引力，然而，它們相對較高的成本和較低的效率意味著它們的應(yīng)用一直比較緩慢。

為了解決這一問題，香港理工大學(xué)(理大)的研究人員研制出一種采用石墨烯電極的半透明、高效、低成本鈣鈦礦太陽能電池。

第一代硅太陽能電池由于其高穩(wěn)定性和高效率的能量轉(zhuǎn)換，多年來一直是光伏能源轉(zhuǎn)換的支柱，但其不透明性和成本意味著，現(xiàn)代建筑和汽車應(yīng)用正在積極尋找替代能源。

薄膜PVs(第二代太陽能電池)重量輕、柔軟，但價格昂貴，因為它們是由稀有材料制成的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要高溫生產(chǎn)過程。

現(xiàn)在，利用薄膜鈣鈦礦等材料，第三代太陽能電池正在開發(fā)中，有望在不久的將來用于商業(yè)用途，具有更高的功率轉(zhuǎn)換效率、更簡單的制造工藝和更低的成本。

在這方面，理大研究人員以半透明鈣鈦礦為電極，并以石墨烯為電極，研制出他們自己的第三代太陽能電池。

石墨烯非常薄，但具有高導(dǎo)電性和低成本，是半透明太陽能電池的理想選擇，因為它允許光線從兩側(cè)被吸收。

因此，研究人員設(shè)想這些設(shè)備可能用于窗戶、百葉窗和建筑屋頂表面，從而增加收集太陽能的可用表面積。

理大太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率約為12%，比一般的透明及半透明太陽能電池表現(xiàn)更佳。

生產(chǎn)成本低于每瓦0.50港元(合0.06美元)的潛力，也意味著傳統(tǒng)硅太陽能電池的成本可以節(jié)省50%以上。

雖然石墨烯已存在十多年，本身就是一種高效率的導(dǎo)體，但理大的研究人員決定進一步提高石墨烯的導(dǎo)電性，以滿足他們的特定要求。

為了做到這一點，石墨烯被涂上了一層PEDOT:PSS導(dǎo)電聚合物(聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚苯磺酸酯)的銅綠——KAIST的科學(xué)家們最近在可織LED纖維的生產(chǎn)中使用了相同的成分——在層壓過程中也起到了鈣鈦礦的粘附層的作用。

為了提高功率轉(zhuǎn)換效率，研究人員發(fā)現(xiàn)，通過化學(xué)氣相沉積的方法將石墨烯分層制成透明電極，電極的片狀電阻進一步降低，而電極的特殊透明性得以保留。

最后，通過提高頂部石墨烯電極與鈣鈦礦薄膜空穴傳輸層之間的接觸程度，進一步提高了器件的性能。

研究人員表示，由于石墨烯極具彈性，加上細胞制備簡便，理大的裝置可直接印刷或采用輥對輥工藝進行大規(guī)模生產(chǎn)。

通過這種方式，半透明太陽能電池很可能會在目前還沒有傳統(tǒng)不透明設(shè)備提供服務(wù)的市場上提供更多的光伏板。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。