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由于伦敦帝国理工学院制造的材料,更便宜、更容易制造的新型太阳能电池设备可能很快进入市场。


传统的太阳能电池由硅制成,硅具有良好的效率稳定性,但是制造成本相对较高,并且只能在刚性面板中制造。



钙钛矿太阳能电池提供了一个有趣的选择;它们可以用墨水打印出来,成本低廉,高效率,轻薄柔韧。然而,它们在效率方面落后于硅太阳能电池,更重要的是稳定性,在正常环境条件下会发生故障。


称为二茂铁的新型含金属材料可以帮助解决这些问题。香港城市大学的研究人员,将皇家制造的二茂铁添加到钙钛矿太阳能电池,极大地提高了它们的效率和稳定性。


硅电池效率高但价格昂贵,我们迫切需要新的太阳能设备来加速向太阳能电池的过渡可再生能源。稳定高效的钙钛矿电池最终可以让太阳能用于更多的应用,从为太阳能电池供电发展中世界为新一代可穿戴设备充电。


钙钛矿形成太阳能电池装置的“集光”层。然而,这些设备在将太阳能转化为电力方面不如硅基太阳能电池有效,主要是因为电子不太“移动”,它们不太能够从收集层移动到电力转换层。


二茂铁是以铁为中心,被碳环包围的化合物。二茂铁的独特结构是由帝国理工学院自己的诺贝尔奖获得者杰弗里·威尔金森教授在1952年首次认识到的,当今世界各地仍在研究二茂铁的独特性能。



它们的结构赋予它们的一个特性是极好的电子丰富性,在这种情况下,允许电子更容易地从钙钛矿层移动到后续层,提高转换效率太阳能到电。


城市大学团队和商业实验室进行的测试表明,添加二茂铁层的钙钛矿设备的效率可以达到25%,接近传统硅电池的效率。


这并不是二茂铁基材料解决的唯一问题。


帝国理工学院的团队一直在尝试将不同的化学基团连接到二茂铁的碳环上,在向香港团队发送了由博士生Stephanie Sheppard制作的几个版本后,合作者发现了一个版本,该版本显著改善了钙钛矿层与设备其余部分的连接。


这种附加功率提高了设备的稳定性,意味着在以最大功率连续运行1,500小时后,它们保持了98%以上的初始效率。由于添加了二茂铁层而获得的效率和稳定性使这些钙钛矿器件接近传统硅电池的当前国际标准。


这是第一个成功将倒置钙钛矿太阳能电池的效率,提高到创纪录的25%并通过国际电工委员会稳定性测试的团队。


该团队已经为他们的设计申请了专利,并希望获得许可,最终将他们的钙钛矿设备推向市场。与此同时,他们正在试验不同的二茂铁设计,以进一步提高设备的性能和稳定性。


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