从0到1重大突破!中国科研团队创新钙钛矿光伏材料制备工艺

2021-03-26 14:37  来源:中国新闻网  浏览:  


离子液体及其制备的钙钛矿太阳能电池

从西北工业大学获悉,科研团队研究出以一种多功能的离子液体作为溶剂,来替代传统的有毒有机溶剂制备钙钛矿光伏材料,该方法制备的材料具有稳定性高、制备工艺简单等优势。相关研究成果解决了传统钙钛矿光伏材料制备过程中的世界性难题,实现了光伏领域的重大突破。

目前,全球以“光伏”为代表的可再生能源产业链驶入发展快车道。其中,钙钛矿光伏“功不可没”,相比传统太阳能电池板中使用的硅晶体,它不仅更便宜、更轻薄、可变型,同时成本也更低廉、更环保,在应用范围上将产生颠覆性变革。因此,钙钛矿光伏材料的研究已成为各国科学家追逐的“热点”。

科研人员在实验室制备钙钛矿光伏材料。西北工业大学供图

钙钛矿光伏材料的研究却始终存在许多“痛点”。例如,以甲脒基钙钛矿为代表的钙钛矿光伏材料非常“敏感”,在空气中极易发生相转变,极大地制约了其量产。

中国科学院院士黄维团队致力于钙钛矿光伏材料研究,通过原始创新,解决材料不稳定、光电转化率不高、工艺制备复杂且污染性较高等“卡脖子”难题。在多年的探索中,团队将研究的焦点集中在钙钛矿光伏材料的制备工艺上。

团队研发的可折叠柔性电子产品。西北工业大学供图

据介绍,要解决制备工艺的问题,首先要寻找到一种环境友好、物理化学性质稳定、可调和的溶剂,离子液体溶剂便符合这些条件。将离子液体溶剂引入制备过程后,钙钛矿光伏材料的制备过程变得非常简单,且整个过程完全可以在室温、空气中和高湿度的环境下进行,通过这一工艺制备的钙钛矿材料稳定性和光电转化率都大大增加。

“离子液体就像是草原上的‘牧羊犬’,在‘羊群’,也就是钙钛矿的分子成分中起到了发号施令、排兵布阵的作用,它稳定队形后便无声退出了。这个新队形就是我们想要得到的钙钛矿电池的稳定性。”西北工业大学博士研究生晁凌锋形象地解释道。

这项研究成果实现了功能导向、择优设计、绿色无毒、稳定高效的离子液体钙钛矿光伏制备技术,为钙钛矿太阳能电池的大规模生产利用创造了前提条件。

“未来,沙漠腹地、楼宇外墙、手机等都不再需要传统电池,只需要一块更低廉、更清洁,薄如纸张的钙钛矿太阳能电池就能够满足所需。同时,还可以应用在柔性可穿戴、航天器搭载等重要领域。”晁凌锋说。

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