作者：MARKHUTCHINS

沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的一組科學(xué)家開發(fā)了一種生產(chǎn)單晶鈣鈦礦的方法，并以21.09%的效率實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的創(chuàng)紀(jì)錄效率。

盡管鈣鈦礦的某些結(jié)構(gòu)還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但該技術(shù)在高效太陽能電池方面的廣泛潛力已廣為人知，世界各地的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)正在研究大量不同的結(jié)構(gòu)和工藝，用于充分利用晶體結(jié)構(gòu)。

KAUST的最新突破涉及到單晶鈣鈦礦。盡管在硅中從多晶體生長轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉L的好處眾所周知，但在鈣鈦礦中，這種方法非常具有挑戰(zhàn)性。困擾這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的穩(wěn)定性問題主要是由于晶體無序生長的趨勢，會(huì)有許多缺陷出現(xiàn)在兩個(gè)晶體的晶界上。

有價(jià)值的挑戰(zhàn)

生產(chǎn)單晶鈣鈦礦可能是消除許多缺陷的一種方法，因此被KAUST和其他幾個(gè)研究機(jī)構(gòu)視為一個(gè)值得克服的挑戰(zhàn)。“我們的理由是，這些單晶為鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，以克服這些局限性，并盡可能接近理論效率極限，”KAUST化學(xué)科學(xué)助理教授、該研究論文的共同主要作者奧馬爾·穆罕默德說。

穆罕默德和他的團(tuán)隊(duì)使用一種方法生產(chǎn)了甲基銨三碘化鉛（MAPBI3）的單晶，該方法是在兩個(gè)聚合物涂層基板之間開始結(jié)晶過程，這兩個(gè)聚合物涂層基板在物理上限制了晶體的一維生長。他們的方法和生產(chǎn)的設(shè)備在發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)能源快報(bào)》上的論文《功率轉(zhuǎn)換效率超過21%的單晶(MAPbI3)鈣鈦礦太陽能電池》中進(jìn)行了描述。

產(chǎn)生的晶體厚度為20微米。然后用銅對這些電池進(jìn)行處理，制造出1平方毫米的太陽能電池，其最大效率達(dá)到21.09%。研究小組說，他們對研究結(jié)果感到驚訝，并預(yù)計(jì)必須解決生長比20微米薄得多的晶體薄膜的問題，他們稱之為“極其具有挑戰(zhàn)性”。

雖然鈣鈦礦單晶體的生長要比這里所達(dá)到的3-6毫米大很多倍，但研究人員說，達(dá)到的高效率突出了單晶體在開發(fā)鈣鈦礦基太陽能器件方面的潛力。