我們都知道,太陽對于人類的重要性,除了帶給地球光明和溫暖,其實陽光里還蘊含著巨大能源,所以太陽能也是最近這些年世界各國在大力發展的行業,只是因為技術、材料、環境等方面的影響,太陽能的使用場景還有很大限制,普通人一般無法使用到太陽能電池。
不過這一局面有望被打破,我國科學家的一項研究成功,讓薄膜太陽能電池實現量產,又進了一步。
著名雜志期刊《科學》在線發表了西北工業大學黃維院士團隊的研究成果,此項研究獨創性地提出以一種多功能的“離子液體”作為溶劑來替代傳統的有毒的有機溶劑制備鈣鈦礦光伏材料,用這一方法制備的材料具有穩定性高、制備工藝簡單等優勢。相關研究成果解決了傳統鈣鈦礦光伏材料制備過程中的世界性難題,實現了光伏領域的重大突破。
能源跟食物一樣,關系到人類的命運,以及未來的發展進程。尤其是對于我們中國這樣的世界大國,能源問題是重要的戰略性問題。
我們都知道,目前人類正在使用的能源,例如傳統的煤炭、石油等等,都會產生嚴重的污染,隨著地球人口數量的增加,環境問題也變得越發嚴峻,綠色能源也變成了一個新的發展發現。所以,太陽能也變成了一個好的選擇。因為太陽對于人類來說,幾乎是一個無限能源,每時每刻都在向太空釋放著巨大的能量,用取之不盡用之不竭來形容一點也不為過。
想要使用太陽能源,就必須使用太陽能電池板,現在的太陽能電池板一般使用硅晶體材料。10多年前,出現了一種新的光伏材料,鈣鈦礦,它具有便宜、輕薄、可變形、環保等特點,也是各國光伏領域的研究焦點,因為它有機會使太陽能電池的應用得到顛覆性的改變。
例如傳統的太陽能電池一般使用在衛星、路燈、熱水器等設備上,基本上無法攜帶,而鈣鈦礦太陽能電池可以使用到日常生活里的各種設備上,例如手機、穿戴設備,具有更強的實用性。所以,業界普遍認為鈣鈦礦太陽能電池具有非常好的發展前景。
當然,鈣鈦礦材料也是有缺點的,他們非常敏感,在空氣中容易發生變化。在普通環境下很難生產大批生產。黃維院士團隊經過多年研究,成功地解決了鈣鈦礦光伏材料不穩定、光電轉化率不高、工藝制備復雜等技術難題。這個解決方法是在生產過程中,利用一種環境友好、物理化學性質穩定、可調和的離子液體溶劑,實現了在室溫、高濕度的環境下,就可以完成鈣鈦礦材料的生產。并且生產出來的鈣鈦礦材料在穩定性和光電轉化率方面有了很大的提高,太陽能轉化效率達到了24.1%。而且這種離子液體代替了原來的有毒的有機溶劑,更加環保。
通過這個技術生產的鈣鈦礦薄膜太陽能電池,厚度只有300納米,只有頭發絲的1/200,比紙還要薄。
可以說,這項研究成果為鈣鈦礦太陽能電池能夠實現大批量生產奠定的基礎,是我國在光伏領域的一次重大突破,也成功解決了全球光伏領域的一大痛點,具有極強的現實意義。
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