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(dāng)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(fèi)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(biāo)準(zhǔn)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(jià)格昂貴，因?yàn)樗鼈兪怯上∮胁牧现瞥傻?，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?yàn)樗试S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(jìn)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(diǎn)，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(jìn)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(jìn)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(xì)胞制備簡便，理大的裝置可直接印刷或采用輥對輥工藝進(jìn)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(dāng)人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。