我国科研人员在钙钛矿光伏材料制备领域取得重大突破

2021-03-30 17:16
编辑: 张思思
来源: 新华网

  新华网西安3月30日电(记者 许祖华)国际学术期刊《科学》(Science)近日在线发表了西北工业大学黄维院士、南京工业大学陈永华教授团队的最新研究成果《室温和高湿度下稳定的钙钛矿太阳能电池》。此项研究开创性地提出以一种多功能的“离子液体”作为溶剂来替代传统的有毒的有机溶剂制备钙钛矿光伏材料,用这一方法制备的材料具有稳定性高、制备工艺简单等优势。相关研究成果解决了传统钙钛矿光伏材料制备过程中的世界性难题,实现了光伏领域的重大突破。

  目前,全球以“光伏”为代表的可再生能源产业链驶入发展快车道。其中,钙钛矿光伏功不可没,相比于传统太阳能电池板中使用的硅晶体,不仅更便宜、更轻薄、可变形,同时成本也更低廉、更环保,在应用范围上正在孕育颠覆性变革。因此,钙钛矿光伏材料的研究已经成为各国科学家追逐的“热点”。

  但是,钙钛矿光伏材料的研究却始终存在许多“痛点”。例如,以甲脒基钙钛矿为代表的钙钛矿光伏材料非常“敏感”,在空气中极易发生相转变,极大地制约了其量产规模。

  中国科学院院士、西北工业大学柔性电子前沿科学中心首席科学家黄维率领的团队长期致力于钙钛矿光伏材料的基础研究,通过原始创新解决材料不稳定、光电转化率不高、工艺制备复杂且污染性较高等卡脖子技术难题。

  黄维院士介绍说,在团队多年的探索中,我们将研究的焦点集中在钙钛矿光伏材料的制备工艺上。要解决制备工艺简单易行、成本低廉并可重复的问题,首先要寻找到一种环境友好、物理化学性质稳定、可调和的溶剂。离子液体溶剂便是这样一种“四两拨千斤”般的存在。

  南京工业大学先进材料研究院陈永华教授介绍说,将离子液体溶剂引入制备过程后,钙钛矿光伏材料的制备过程变得非常简单,且整个过程完全可以在室温中、空气里及高湿度的环境下进行,更令人惊喜的是,通过这一工艺制备的钙钛矿材料稳定性和光电转化率都大大增加。

  南京工业大学硕士研究生惠炜、西北工业大学博士研究生晁凌锋和南京工业大学硕士研究生芦荟为这篇研究论文的共同第一作者。

  “离子液体就像是草原上的‘牧羊犬’,在‘羊群’——也就是钙钛矿的分子成分中起到了发号施令、排兵布阵的作用,它稳定队形后便无声退出了。这个新队形就是我们想要得到的钙钛矿电池的稳定性。”西北工业大学柔性电子前沿科学中心博士研究生晁凌锋说。

  据专家介绍,这项研究成果实现了功能导向、择优设计、绿色无毒、稳定高效的离子液体钙钛矿光伏制备技术。为钙钛矿太阳能电池的大规模生产利用创造了前提条件,取得了太阳能光伏材料的新突破。(完)

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