來自拉斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們揭示了一種新的技術，該技術基于溶液熱鑄造法，可以用大尺寸鈣鈦礦晶體來高效生長可量產的太陽能電池。
研究者們在晶體生產上的預見解決了工業制造上的難題
上周在《科學》雜志上，來自拉斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們揭示了一種新的技術，該技術基于溶液熱鑄造法，可以用大尺寸鈣鈦礦晶體來高效生長可量產的太陽能電池。
“這些鈣鈦礦晶體可以提供很有前景的路線，用來發展低成本、基于太陽能的潔凈能源解決方案，來為未來提供能源。” 領導此項目的科學家Aditya Mohite說道。
太陽能光電板的最新制造工藝使用的是高純度、大尺寸、晶片尺寸的單晶半導體，而該半導體是由工藝精良的高溫晶體生長過程制造出來，這種半導體被視為高效太陽能技術的未來。太陽能電池由有機-無機鈣鈦礦組成，可以提供接近硅材料的效率，但是鈣鈦礦材料仍然有一些限制他們被多樣化用于商業應用的缺陷，這點一直為人所詬病。拉斯阿拉莫斯實驗室成功地彌補了這一弊端。
研究者們使用含大晶體顆粒的鈣鈦礦材料制備平面太陽能電池，并達到了18%的光電轉化效率，這是目前報道的鈣鈦礦基光能轉化器件中的最高效率。這些電池證明了小型電池的可變性，由此制造出的太陽能電池沒有出現光電滯后反應，而光電滯后反應正是限制鈣鈦礦器件穩定運行的瓶頸問題所在。
“表征和模擬可以提高性能并減低大尺寸缺陷，提高大晶粒鈣鈦礦材料的電荷載流移動性，” Aditya Mohite說道，“我們已經證明了這些鈣鈦礦晶體的質量與觀測到的高質量硅和砷化鎵半導體處于同等水平。”
研究者們預測他們的此項晶體生長技術將會引領該領域，走向晶片尺寸鈣鈦礦晶體合成，這對于制造高效率太陽能電池，以及應用于其他通過溶液制造的被多分散性、缺陷和晶界再組合所限制的材料薄膜是很有必要的。
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