鉅大LARGE | 點擊量：805次 | 2021年12月16日
高溫高壓下形成的黑色鈣鈦礦相 可提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率
在被稱為鈣鈦礦的材料中，最令人興奮的是一種材料，它可以像今天的商業(yè)硅太陽能電池一樣有效地將陽光轉(zhuǎn)化為電能，并且有可能變得更便宜和更容易制造。
只有一個問題：在這種材料所能采取的四種可能的原子構(gòu)型或相中，有三種是有效的，但在室溫和普通環(huán)境中是不穩(wěn)定的，它們很快就會恢復到第四相，這對太陽能應用完全沒有用。
現(xiàn)在，斯坦福大學和美國能源部SLAC國家加速器實驗室的科學家們找到了一個新的解決方案：簡單地將無用的材料放在金剛石砧槽中，在高溫下擠壓。這種處理方法使它的原子結(jié)構(gòu)變成一種有效的結(jié)構(gòu)，并使它保持這種狀態(tài)，即使在室溫和相對潮濕的空氣中也是如此。
研究人員在《自然》雜志上描述了他們的研究成果。
斯坦福材料與能源科學研究所（SIMES）研究員、SLAC工作人員于林（yulin）說：“這是第一個利用壓力來控制這種穩(wěn)定性的研究，它確實開辟了很多可能性。既然我們已經(jīng)找到了制備這種材料的最佳方法，有可能將其擴大到工業(yè)生產(chǎn)，并使用同樣的方法來操縱其他鈣鈦礦相?！?/p>
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
尋求穩(wěn)定
鈣鈦礦的名字來源于一種具有相同原子結(jié)構(gòu)的天然礦物。在這種情況下，科學家們研究了一種由碘、鉛和銫組成的鹵化鉛鈣鈦礦。
這種材料的一個階段，稱為黃色階段，沒有一個真正的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，不能用于太陽能電池。然而，科學家們不久前發(fā)現(xiàn)，如果你用某種方法處理它，它會變成一種黑色鈣鈦礦相，這種黑色鈣鈦礦相在將陽光轉(zhuǎn)化為電能方面非常有效。這使得它備受追捧，成為許多研究的焦點，斯坦福大學教授、研究合著者溫迪?毛（WendyMao）說。
不幸的是，這些黑相在結(jié)構(gòu)上也是不穩(wěn)定的，往往很快就會坍縮回到無用的狀態(tài)。另外，它們只能在高溫下高效工作，毛教授說，研究人員必須克服這兩個問題，才能在實際設備中使用。
以前曾有人試圖用化學、應變或溫度來穩(wěn)定黑相，但只是在沒有水分的環(huán)境中，而這種環(huán)境并不能反映太陽能電池的實際運行條件。這項研究結(jié)合了壓力和溫度在更現(xiàn)實的工作環(huán)境。
壓力和熱量起作用
林教授和博士后研究員馮克與斯坦福大學研究小組的同事們合作，設計了一個裝置，黃色相的晶體被擠壓在鉆石的尖端之間，這就是所謂的鉆石砧細胞。在壓力不變的情況下，晶體被加熱到450攝氏度，然后冷卻。
科學家們說，在適當?shù)膲毫蜏囟冉M合下，晶體從黃色變?yōu)楹谏?，并在壓力釋放后保持在黑色階段。它們能抵抗潮濕空氣的變質(zhì)，在室溫下保持穩(wěn)定和有效10至30天或更長時間。
用X射線和其他技術(shù)進行的檢查證實了材料晶體結(jié)構(gòu)的變化，SIMES理論家賈春晶和Thomas-Devereaux的計算提供了壓力如何改變結(jié)構(gòu)和保持黑相的見解。
林說，使晶體變黑并保持這種狀態(tài)所需的壓力大約是大氣壓的1000到6000倍，約為人造金剛石行業(yè)常用壓力的十分之一。因此，進一步研究的目標之一將是將研究人員從鉆石砧細胞實驗中學到的知識轉(zhuǎn)移到工業(yè)上，并擴大工藝規(guī)模，使其進入制造領域。
