I løpet av den kontinuerlige utviklingen av fotovoltaisk teknologi har kalkogenid-solceller, som en representant for den tredje generasjonen av fotovoltaisk teknologi, blitt fokus for oppmerksomhet innen vitenskapelig forskning og industri på grunn av sine unike fordeler og store potensial. Nylig har forskningsgruppen ledet av professor Yuan Mingjian ved kjemifakultetet ved Nankai University gjort et stort gjennombrudd i forskningen på kalkogenid-solceller, noe som har gitt ny vitalitet til utviklingen av dette feltet.
Unike fordeler med kalkogenid-solceller
Kalkogenid er en klasse materialer med en unik krystallstruktur, som har et bredt spekter av bruksområder i nye solceller og andre halvlederkomponenter. Grunnen til at kalkogenid-solceller har fått så mye oppmerksomhet skyldes hovedsakelig følgende betydelige fordeler:
1. Fleksibilitet og kompatibilitet:Kalkosittmaterialet har god fleksibilitet og kan fremstilles til fleksible batterier, noe som gir mulighet for bruk i spesielle applikasjonsscenarier, for eksempel bærbare enheter, fleksible elektroniske produkter og andre felt, noe som utvider anvendelsesområdet for solcelleteknologi betraktelig.
2. Potensial for klargjøring av store områder:Sammenlignet med tradisjonelle silisiumbaserte solceller har kalkogenid-solceller åpenbare fordeler ved fremstilling av store områder, gjennom løsningsbehandling og andre rimelige fremstillingsmetoder, for å oppnå batteriproduksjon over store områder, noe som er viktig for å redusere kostnadene i den fotovoltaiske industrien, og for å fremme storskala anvendelse av fotovoltaisk teknologi.
3. Høy teoretisk konverteringseffektivitet:Teoretisk sett har kalkogenid-solceller høy fotovoltaisk konverteringseffektivitet, og deres teoretiske grenseeffektivitet er sammenlignbar med tradisjonelle silisiumbaserte solceller. Med den kontinuerlige fordypningen av forskningen forbedres også den faktiske konverteringseffektiviteten til kalkogenid-solceller, noe som viser et stort potensial for utvikling.
Utfordringen med kalkogenid-solceller
Til tross for de mange fordelene med kalkogenid-solceller, står de fortsatt overfor en rekke viktige problemer som må løses før de kan tas i bruk i stor skala, der stabilitetsproblemet er spesielt fremtredende:
1. Dårlig høytemperaturstabilitet:Som batteriets lysabsorberende lag påvirkes stabiliteten til kalkogenidmaterialet betydelig av eksterne miljøfaktorer. Ved fremstilling av høyytelses kalkogenidsolceller er det ofte nødvendig å bruke flyktige organiske aminsalttilsetninger for å stabilisere den fysiske fasen og regulere krystallisering. Dette tilsetningsstoffet er imidlertid svært lett å dekomponere ved høye temperaturer, noe som utløser en ubalanse i den kjemiske sammensetningen av kalsittfilmen, noe som reduserer batteriets stabilitet betydelig ved høy temperaturdrift, noe som har blitt en av de viktigste flaskehalsene som begrenser dens storskala kommersielle anvendelse.
2. Utilstrekkelig langsiktig stabilitet:I tillegg til høy temperaturstabilitet, står kalkogenid-solceller også overfor materialaldring, lysdemping og andre faktorer som fører til ytelsesforringelse under langvarig bruk, noe som også påvirker gjennomførbarheten og påliteligheten til dens kommersielle anvendelser til en viss grad.
Siste forskningsgjennombrudd og prestasjoner
Professor Yuan Mingjian fra kjemifakultetet ved Nankai universitet ledet forskergruppen til å utføre internasjonalt samarbeidsforskning på høyt nivå, og oppnådde bemerkelsesverdige resultater, med sikte på problemet med dårlig driftsstabilitet til kalkogenid-solceller under driftsforhold med høy temperatur:
1. Utvikling av en ny forberedelsesstrategi:Forskningsteamet kombinerte med teoretiske forutsigelser og utviklet en vellykket forberedelsesstrategi for legering av kalkogenid med høyere termisk stabilitet. Denne strategien løser problemet med inhomogenitet i cesiummetamidkomponenten i kalkogenidfilmer fullstendig, og forbedrer stabiliteten til kalkogenidmaterialer fundamentalt.
2. Kombinasjon av høy effektivitet og høy stabilitet:Kalkogenid-solcelleenheter utarbeidet med denne strategien har vist energiomformingseffektivitet og høytemperaturstabilitet i verdensklasse. Denne prestasjonen legger ikke bare et solid teknisk grunnlag for stabilitetsforbedring av kalkogenid-solceller, men åpner også for et bredt potensial for videre praktisk anvendelse og kommersialisering av solcelleteknologi.
3. Publisering og betydning av resultatene:Kvelden 30. september publiserte Nature forskningsresultatene under tittelen «Cesiumamidinkomponent i kalkogenidsolceller med høy termisk stabilitet». Denne forskningen er av vidtrekkende betydning for å fremme den grønne transformasjonen av den globale energistrukturen og markerer et stort gjennombrudd i den nye generasjonen av solcelleteknologi.
Fremtidige utviklingsutsikter
Med oppnåelsen av dette forskningsresultatet har utsiktene for utvikling av kalsitt-solceller blitt lysere. For tiden fremmer forskerteamet aktivt forskning og utvikling av høytytende kalkogenid-solcellemoduler i tråd med industrialiseringens behov gjennom samarbeid mellom skoler og bedrifter, i et forsøk på å fremme den praktiske anvendelsen av forskningsresultatene så snart som mulig og industrialiseringen av landingen.
1. Akselerert industrialisering:Dette gjennombruddet vil i stor grad akselerere industrialiseringen av kalkogenid-solceller, som forventes å oppnå storskala kommersiell produksjon og anvendelse i løpet av de neste årene, og gi mer effektive og rimelige rene energiløsninger for det globale energimarkedet.
2. Utvidelse av applikasjonen:Med den kontinuerlige forbedringen av solcellenes ytelse og den ytterligere reduksjonen av kostnadene for kalkogenid-solceller, vil bruksområdene deres bli ytterligere utvidet. I tillegg til tradisjonelle solcelleanlegg spiller distribuert kraftproduksjon og andre felt, men også i integrering av bygninger, mobil energi, tingenes internett og andre nye områder en viktig rolle.
3. Fremme endringen av energistrukturen:Som en ren, fornybar energiteknologi vil den brede bruken av kalsitt-solceller bidra til å fremme den grønne transformasjonen av den globale energistrukturen, redusere avhengigheten av tradisjonell fossil energi, redusere karbonutslipp og gi et positivt bidrag til kampen mot globale klimaendringer.
Avslutningsvis, som en representant for den nye generasjonen av fotovoltaisk teknologi, står den overfor noen utfordringer, men med kontinuerlig innsats fra forskere og teknologisk innovasjon er utviklingsutsiktene svært brede. Det antas at kalkogenid-solceller i nær fremtid vil skinne innen energifeltet og gi sterk kraftstøtte for bærekraftig utvikling av det menneskelige samfunn.
