一種製作穩定無鉛鈣鈦礦太陽能電池的新方法

南洋理工大學(Nanyang Technological University, NTU)和新加坡科學技術研究機構(Singapore’s Agency for Science, Technology and Research, A*STAR)的科學家開發了一種無需使用鉛即可合成鈣鈦礦太陽能電池覆蓋層的新方法。

 鈣鈦礦太陽能電池的覆蓋層通常使用半前驅物(half precursor, HP)方法加以製造，其中化學前驅物沉積在鈣鈦礦層的頂部，前驅物與鈣鈦礦層上的鉛離子發生反應，形成構成覆蓋層的鉛基化合物。為了使鈣鈦礦太陽能電池更加環保，NTU科學家開發了一種稱為全前驅物(half precursor, FP)溶液的新方法。他們用含有金屬鹵化物鹽和苯乙基碘化銨(PEAI)的溶液塗佈覆蓋於鈣鈦礦層上。他們認為：PEAI 含有銨，這是一種帶正電的離子，含有氮和氫，這對化學反應至關重要。

 該團隊使用FP方法合成了一種名為PEA₂ZnX₄的鋅基化合物，發現它是其他測試材料中最有效的覆蓋材料，並以此製作了覆蓋有鋅基化合物的原型鈣鈦礦太陽能電池。“與HP方法不同，當使用FP方法時，不需要從下面的鈣鈦礦層中吸收鉛離子來形成這種具有保護性覆蓋層。此舉替覆蓋層中使用無毒金屬開創新局”科學家們說。

 據報導，鈣鈦礦太陽能電池在實驗室環境下的光電轉換效率為24.1%，且該原型電池在103個測試的電池中展示了近23%的平均光電轉換效率。在以全負載運行1,000多個小時後，它的光電轉換效率仍能保持在初始值的90%以上。科學家們正在努力發展製作放大尺寸鈣鈦礦太陽能電池的方法，並且與新加坡的新創企業公司NTUitive共同進行專利申請。

 新加坡南洋理工大學研發之無鉛鈣鈦礦太陽能電池

圖片來源：新加坡南洋理工大學