近日,中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所聯(lián)合青島科技大學(xué)研究人員揭示了在脂肪胺環(huán)境中甲胺和甲脒體系的鈣鈦礦潛在的化學(xué)副反應(yīng),并進(jìn)一步提出氨氣用于甲脒基鈣鈦礦薄膜的后修復(fù)的研究成果。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種新興的光伏技術(shù),經(jīng)過十幾年的發(fā)展,光電轉(zhuǎn)換效率已與硅電池相當(dāng),被認(rèn)為是目前最具商業(yè)化前景的新一代太陽(yáng)能電池技術(shù)。如何便利地大規(guī)模制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是在商業(yè)化過程中面臨的挑戰(zhàn)之一。
科研人員研究了碘化甲脒在胺類氣體環(huán)境中存在著加成消除反應(yīng)(也稱為轉(zhuǎn)亞胺反應(yīng))、離子交換反應(yīng)和水解反應(yīng)等。研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)亞胺反應(yīng)的主要產(chǎn)物為氨氣。因此,選擇氨氣作為后修復(fù)氣體可有效避免對(duì)材料成分的影響。同時(shí),他們通過對(duì)溫度和壓力的進(jìn)一步調(diào)控實(shí)現(xiàn)了甲脒基鈣鈦礦薄膜的高效修復(fù),提升了薄膜均勻性和一致性。
經(jīng)該修復(fù)技術(shù)制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,實(shí)現(xiàn)了最高23.21%的光電轉(zhuǎn)換效率,組件效率超過20%。此項(xiàng)研究構(gòu)筑了氨類氣體后修復(fù)鈣鈦礦薄膜技術(shù)的化學(xué)基礎(chǔ)。此外,該工藝可以與目前商業(yè)化的涂布工藝兼容,易于規(guī)模化放大,有望加速推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
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