新型奈米材料 MXene 助力,鈣鈦礦太陽能效率再提升 25%

發佈日期: 2019 年 10 月 05 日 14:08 | 作者: | 分類: 產業資訊

近年來鈣鈦礦太陽能的轉換效率成長幅度之大,至今已達 25.2%,僅略低於矽晶太陽能的 26.7%,而最近俄羅斯與義大利科學家決定再提高效率,運用神奇特殊材料 MXene,成功將鈣鈦礦太陽能的電荷收集效率提升 20%。

太陽能技術鈣鈦礦電池近年來進步飛快,轉換效率已從 2009 年的 3.81% 提升到可與晶矽電池競爭的 25.2%,再加上製造與材料成本也較低,能用簡單的印刷、噴塗製成,並採用可撓式基板,發展建築整合太陽能,不過便宜、效率高的鈣鈦礦電池也有缺點,含鉛、穩定性不高等都是科學家得克服的問題。

太陽光電結構很像三明治,大多都是層層疊疊堆起,而鈣鈦礦電池由上至下為玻璃、導電玻璃 FTO、帶負電的 ETL、光敏層、正電的空穴傳輸層(HTM)和金屬電極,電子會在其中流動,只不過電池內部的能量障壁(energy barrier)會損耗電子的能量。

因此莫斯科國立鋼鐵學院(NUST MISIS)與羅馬第二大學(University of Rome Tor Vergata)為了最佳化電子流動、再度提高鈣鈦礦太陽能的轉換效率,決定在鈣鈦礦電池中添入 MXene 二維碳化鈦(TiC)化合物。

羅馬第二大學教授  Aldo Di Carlo 指出,MXene 擁有獨特的二維結構,能用來調整鈣鈦礦的表面性能,說不定能成為新興太陽能的最佳化途徑之一。其中 MXene 是種過度金屬碳化物或氮化物,結構跟另一神奇材料石墨烯非常相像,也擁有豐富的物理與化學性質,在電池、光電等領域的應用潛力都不錯。

根據團隊的研究,在鈣鈦礦電池各層添入少量的 MXene 之後,將設備的效率提高了 25% 以上,論文共同作者 Anna Pazniak 指出,該研究主要觀察加入 MXene 後,半導體的電性能會發生什麼改變,有鑑於此,團隊認為這種新型的奈米材料在大規模製造中具有龐大潛力。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:NUST MISIS

延伸閱讀:

announcements 線上投稿     mail 列印
Share