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換為電能，效率為10.77％。

這項研究，量子點誘導產生穩(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鈣鈦礦材料中的晶體結構穩(wěn)定的方法，該方法以前僅在高溫下有效。無機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 - 無機雜化鈣鈦礦結構上。將鈣鈦礦用于光伏電池的研究始于2009年，它們的光電轉換效率穩(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，有機組分不夠耐用。

NREL的科學家轉向使用碘化銫（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前體來純化納米晶體。結果證明這一步對于提高其穩(wěn)定性至關重要。

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。該材料的體型結構在室溫下不穩(wěn)定，在光伏器件的正常操作中會非常快速地轉化為不期望的晶體結構。

NREL科學家通過將納米晶體反復浸入乙酸甲酯溶液中而將納米晶體轉化為薄膜，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％的光電轉換效率。該效率與于其他材料的量子點太陽能電池相當，并超過報道的其他全無機鈣鈦礦太陽能電池。

該研究資金部分由能源部的科學辦公室和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。