中國粉體網(wǎng)訊  能源部的國家可再生能源實驗室（NREL）的科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)如何利用量子點制備出鈣鈦礦太陽能電池，并使用新材料將陽光轉(zhuǎn)換為電能，效率為10.77％。

這項研究，量子點誘導(dǎo)產(chǎn)生穩(wěn)定相a-CsPbI3鈣鈦礦，用于高效率鈣鈦礦太陽能電池，發(fā)布在科學(xué)雜志上。作者包括來自NREL的Abhishek Swarnkar，Ashley Marshall，Erin Sanehira，Boris Chernomordik，David Moore，Jeffrey Christians和Joseph Luther，以及科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的Tamoghna Chakrabarti。

除了開發(fā)量子點鈣鈦礦太陽能電池之外，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在室溫下使全無機(jī)鈣鈦礦材料中的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的方法，該方法以前僅在高溫下有效。無機(jī)材料的晶相在量子點中更穩(wěn)定。

大多數(shù)研究都集中在有機(jī) - 無機(jī)雜化鈣鈦礦結(jié)構(gòu)上。將鈣鈦礦用于光伏電池的研究始于2009年，它們的光電轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步上升，現(xiàn)在表現(xiàn)出大于22％的效率。然而，對于長期使用鈣鈦礦的太陽能電池，有機(jī)組分不夠耐用。

NREL的科學(xué)家轉(zhuǎn)向使用碘化銫（CsPbI3）的量子點（它基本上是納米晶體）來去除不穩(wěn)定的有機(jī)組分，并開啟了可用于LED燈和光伏電池的高效量子點光電子學(xué)的大門。

通過將Cs-油酸酯溶液加入到含有PbI 2前體的燒瓶中來合成CsPbI 3的納米晶體。NREL研究人員使用乙酸甲酯作為反溶劑去除過量的未反應(yīng)前體來純化納米晶體。結(jié)果證明這一步對于提高其穩(wěn)定性至關(guān)重要。

與體型CsPbI3相反，研究人員發(fā)現(xiàn)CsPbI3納米晶體不僅在超過600℃的溫度下是穩(wěn)定的，而且在室溫和零下幾百度也是穩(wěn)定的。該材料的體型結(jié)構(gòu)在室溫下不穩(wěn)定，在光伏器件的正常操作中會非�？焖俚剞D(zhuǎn)化為不期望的晶體結(jié)構(gòu)。

NREL科學(xué)家通過將納米晶體反復(fù)浸入乙酸甲酯溶液中而將納米晶體轉(zhuǎn)化為薄膜，厚度在100和400納米之間。CsPbI3納米晶體膜在太陽能電池中使用，取得了非常高的開路電壓，及10.77％的光電轉(zhuǎn)換效率。該效率與于其他材料的量子點太陽能電池相當(dāng)，并超過報道的其他全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池。

該研究資金部分由能源部的科學(xué)辦公室和SunShot倡議提供。

NREL是美國能源部的可再生能源和能源效率研究與開發(fā)的主要國家實驗室。 NREL由為能源部門可持續(xù)能源聯(lián)盟有限責(zé)任公司運營。

SunShot倡議是一項國家協(xié)作性努力，積極推動創(chuàng)新，使太陽能在該倡議十年結(jié)束之前能與傳統(tǒng)能源完全成本競爭。能源部通過SunShot倡議，支持私營公司、大學(xué)和國家實驗室，將太陽能發(fā)電的成本降低到每千瓦時0.06美元。