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天然無毒黏土「海泡石」,鈣鈦礦太陽能有望大規模發展

天然無毒黏土「海泡石」,鈣鈦礦太陽能有望大規模發展
作者  | 發布日期 2023 年 04 月 11 日 17:00 | 分類 太陽能 , 能源科

科學家們一直以來都想要解決鈣鈦礦太陽能穩定性低的問題,這樣一來才能讓具有高轉換效率優勢的新興太陽能,有跨出實驗室的機會。如今土耳其科學家發現,天然黏土「海泡石 Sepiolite」將是解方之一。

海泡石為一種和石綿相似結構的礦物,土耳其科尼亞技術大學(Konya Technical University)研究指出,可以把海泡石添加到鈣鈦礦前體材料中,形成支架層,最終便能達到提高電池轉換效率和穩定性的效果,有機會應用在大面積鈣鈦礦太陽能電池的製程。

近年來許多科學家已經證明鈣鈦礦能可成為低成本、高效太陽能電池材料,產學界都正在努力開發大尺寸、可運作 25 年的鈣鈦礦太陽能電池以及相關量產設備。其中為了增強鈣鈦礦太陽能的穩定性,許多研究從鈣鈦礦前體材料添加劑著手,希望能在材料周圍形成保護層。

土耳其科尼亞技術大學科學家們發現的添加劑,似乎可以達成提高穩定性與使用壽命目標。他們發現由矽、鎂和氧組成的天然黏土礦物海泡石,無需任何改動即可用於鈣鈦礦太陽能電池的支架層。

團隊用初始效率為 7.92% 的平面鈣鈦礦太陽能電池做為測試,發現把海泡石當作添加劑後,效率躍升到 16%,在其他相同條件下生產的電池,提高 50% 以上。為測試海泡石的效果,團隊也製造出 150 多片太陽能電池,其中有些有用海泡石添加劑,有些沒有,也觀察到含有海泡石的電池的效率分布顯著降低。

團隊指出,由於海泡石夠吸收大量水分,也可以避免水敏感的鈣鈦礦電池受損。團隊指出,天然黏土海泡石可以當作鈣鈦礦電池支架層,製造出高效、可再利用和穩定的太陽能電池,且海泡石無毒,也是自然界低成本的材料,其易加工性可能會鼓勵研究人員大面積製造鈣鈦礦電池。

(首圖來源:Flickr/Steve Rainwater CC BY 2.0)