北極星太陽能光伏網訊:澳大利亞科學家首次生產了新一代的實驗太陽能電池，它們通過了嚴格的國際電工委員會關於熱和溼的測試標準。
該研究發現是鈣鈦礦太陽能電池商業化發展的重要一步，現已發表在《科學》雜誌上。
太陽能能源系統現在正處於工業和國內房屋普遍。當前大多數系統依靠矽將陽光轉化為有用的能量。
但是，太陽能電池板中矽的能量轉換率已接近其自然極限。因此，科學家一直在探索可以堆疊在矽上的新材料，以提高能量轉換率。迄今為止，最有前途的材料之一是金屬滷化物鈣鈦礦，其本身甚至可能勝過矽。
雪梨大學納米科學系首任主席約翰·胡克（John Hooke）表示：「鈣鈦礦是太陽能系統的一個非常有希望的前景。」 「它們非常便宜，比矽更薄500倍，因此具有柔韌性和超輕量。它們還具有巨大的能量使能特性和較高的太陽能轉化率。」
以實驗形式，過去十年來鈣鈦礦電池的性能從低水平提高到能夠將太陽的25.2％的能量轉化為電能，這與矽電池的轉化率相當，後者需要40年才能實現。
然而，未保護的鈣鈦礦電池不具有矽基電池的耐久性，因此它們在商業上尚不可行。
Ho-Baillie教授說：「鈣鈦礦電池將需要按照當前的商業標準堆疊。這是我們研究的令人興奮的事實。我們已經證明，我們可以極大地提高其熱穩定性。」
科學家通過使用簡單的低成本聚合物玻璃毯抑制鈣鈦礦細胞的分解來實現這一目標。
這項工作是由Ho-Baillie教授領導的，他後來加入了雪梨大學納米研究所。主要作者雷石博士在新南威爾斯大學光伏與可再生能源工程學院的Ho-Baillie研究小組中進行了實驗工作，Ho-Baillie教授仍是該學院的兼職教授。
在持續暴露於太陽和其他元素的作用下，太陽能電池板會經歷極端的熱和溼度。實驗表明，在這種壓力下，未保護的鈣鈦礦細胞變得不穩定，從其結構內部釋放出氣體。
Ho-Baillie教授說：「了解這一過程，稱為「除氣」，是我們開發這項技術並提高其耐用性的工作的核心部分。
「我一直對探索如何將鈣鈦礦太陽能電池結合到隔熱玻璃（例如真空玻璃）中感興趣。因此，我們需要了解這些材料的除氣性能。」
該研究小組首次使用氣相色譜-質譜（GC-MS）來識別高性能電池中常用的熱應力雜化鈣鈦礦的特徵性揮發性產物和分解途徑。他們發現使用這種方法的低成本聚合物玻璃疊層具有不透壓力的密封，可有效抑制鈣鈦礦「除氣」，該過程導致其分解。
當按照嚴格的國際測試標準進行測試時，團隊工作的單元性能超出了預期。
「我們研究的另一個令人振奮的成果是，我們能夠在苛刻的國際電工委員會標準環境測試條件下穩定鈣鈦礦電池。這些電池不僅通過了熱循環測試，而且還超過了溼熱和溼氣的苛刻要求，還要進行凍結測試。」 Ho-Baillie教授說。
這些測試通過將太陽能電池模塊暴露於-40度至85度的反覆溫度循環以及暴露於85％的相對溼度下，幫助確定太陽能電池模塊是否能承受室外運行條件的影響。
具體而言，鈣鈦礦太陽能電池在IEC「溼熱」測試中經過了1800多個小時的生存，在「溼度凍結」測試中經過了75個循環，首次超過了IEC61215：2016標準的要求。
Ho-Baillie教授說：「我們希望這項工作將有助於穩定鈣鈦礦型太陽能電池的發展，提高其商業化前景。」
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