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| 韓國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)更便宜的環(huán)保型太陽(yáng)能電池 |
| （時(shí)間:2020-11-13 9:59:09） |
太陽(yáng)能是不可再生能源的環(huán)境友好型替代品。然而，目前的太陽(yáng)能電池板需要使用有毒材料作為緩沖劑，這并不具有可持續(xù)性。為此，韓國(guó)仁川國(guó)立大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的環(huán)境友好型替代品，稱(chēng)為ZTO緩沖劑，可以克服這一限制。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《Nano Energy》上。
太陽(yáng)能電池板由光伏電池組成，材料暴露在光下會(huì)產(chǎn)生受激電子，也就是電流。現(xiàn)代薄膜太陽(yáng)能電池是由微米或亞微米厚的光伏材料組成，使其可以集成到柔性面板中。然而，這種工藝有一些局限性。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Jun Ho Kim教授解釋說(shuō)："大多數(shù)薄膜太陽(yáng)能電池包括有毒和昂貴的元素，這可能會(huì)阻礙太陽(yáng)能電池應(yīng)用的擴(kuò)展。" Kim教授和他的團(tuán)隊(duì)正在研究使用天然的環(huán)保材料生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，這些材料易于提取，制造成本低廉。
科學(xué)家們研究了由kesterite組成的環(huán)保電池，kesterite是一種天然礦物，可以作為光子吸收劑。大多數(shù)kieserite電池使用硫化鎘（CdS）制成的緩沖層來(lái)優(yōu)化其性能。盡管它們的效率很高，但與制造這些緩沖層有關(guān)的污染和鎘的毒性在環(huán)保型太陽(yáng)能電池中并不是理想的特征。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員研究了一種新的替代品，稱(chēng)為 "ZTO緩沖層"。為了進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的效率，該團(tuán)隊(duì)將吸收層（kesterite）和緩沖層（ZTO）之間的電子能量水平對(duì)齊。這使得電子在兩層之間更好地循環(huán)，提高了電池的電壓和整體性能，功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了11.22%。目前使用CdS緩沖層的kieserite電池的最高效率為12.6%，這意味著新電池表現(xiàn)出很高的效率。該技術(shù)是第一個(gè)僅使用環(huán)保、豐富和廉價(jià)的材料就能產(chǎn)生如此高性能的電池。
隨著未來(lái)幾十年可再生能源比例的增加，這項(xiàng)研究的重要性只會(huì)越來(lái)越大。隨著對(duì)太陽(yáng)能電池板需求的增長(zhǎng)，以最環(huán)保、最廉價(jià)的方式采購(gòu)其組件尤為重要。Kim博士和他的團(tuán)隊(duì)所描述的技術(shù)讓我們離這個(gè)目標(biāo)更近了一步。Kim教授最后談到了他們的研究成果的潛在應(yīng)用："環(huán)保的薄膜太陽(yáng)能電池可以安裝在建筑物和房屋的屋頂和墻壁上，就近發(fā)電。它們還可以被應(yīng)用于地面車(chē)輛（汽車(chē)、公共汽車(chē)和卡車(chē)）和海上運(yùn)輸工具（船只和遠(yuǎn)程船舶），以部分支持電力供應(yīng)。"
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