研究者們在晶體生產(chǎn)上的預(yù)見解決了工業(yè)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(shù)，該技術(shù)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(chǎn)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(fā)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(lǐng)導(dǎo)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(dǎo)體，而該半導(dǎo)體是由工藝精良的高溫晶體生長過程制造出來，這種半導(dǎo)體被視為高效太陽能技術(shù)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(yè)應(yīng)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(zhuǎn)化效率，這是目前報道的鈣鈦礦基光能轉(zhuǎn)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(xiàn)光電滯后反應(yīng)，而光電滯后反應(yīng)正是限制鈣鈦礦器件穩(wěn)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(jīng)證明了這些鈣鈦礦晶體的質(zhì)量與觀測到的高質(zhì)量硅和砷化鎵半導(dǎo)體處于同等水平?！?/p>

研究者們預(yù)測他們的此項晶體生長技術(shù)將會引領(lǐng)該領(lǐng)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(yīng)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。