Kalkogenidsolceller – Genombrott och möjligheter för den nya generationen av solcellsteknik

I samband med den kontinuerliga utvecklingen av solcellsteknik har kalkogenidsolceller, som representant för den tredje generationen av solcellsteknik, hamnat i fokus för vetenskaplig forskning och industri på grund av sina unika fördelar och stora potential. Nyligen har forskargruppen under ledning av professor Yuan Mingjian vid kemihögskolan vid Nankai University gjort ett stort genombrott inom forskningen om kalkogenidsolceller, vilket har gett ny vitalitet åt utvecklingen av detta område.

Unika fördelar med kalkogenidsolceller
Kalkogenid är en klass av material med en unik kristallstruktur, som har ett brett användningsområde i nya solceller och andra halvledarkomponenter. Anledningen till att kalkogenidsolceller har väckt så mycket uppmärksamhet beror främst på följande betydande fördelar:

1. Flexibilitet och kompatibilitet:Kalkocitmaterial har god flexibilitet och kan framställas till flexibla batterier, vilket ger möjlighet till dess tillämpning i vissa speciella applikationsscenarier, såsom bärbara enheter, flexibla elektroniska produkter och andra områden, vilket avsevärt utökar tillämpningsområdet för solcellsteknik.
2. Potential för beredning av stora områden:Jämfört med traditionella kiselbaserade solceller har kalkogenidsolceller uppenbara fördelar vid storskalig framställning, genom lösningsbearbetning och andra billiga framställningsmetoder, för att uppnå storskalig batteriproduktion, vilket är viktigt för att minska kostnaderna för solcellsindustrin och för att främja storskalig tillämpning av solcellsteknik.
3. Hög teoretisk omvandlingseffektivitet:Teoretiskt sett har kalkogenidsolceller hög fotovoltaisk omvandlingseffektivitet, och deras teoretiska gränseffektivitet är jämförbar med traditionella kiselbaserade solceller. Med den kontinuerliga fördjupningen av forskningen förbättras även den faktiska omvandlingseffektiviteten hos kalkogenidsolceller, vilket visar stor utvecklingspotential.

Utmaningen med kalkogenidsolceller
Trots de många fördelarna med kalkogenidsolceller, men innan deras storskaliga kommersiella tillämpning, står de fortfarande inför ett antal viktiga problem som måste lösas, där stabilitetsproblemet är särskilt framträdande:

1. Dålig högtemperaturstabilitet:Som batteriets ljusabsorberande lager påverkas kalkogenidmaterialets stabilitet avsevärt av externa miljöfaktorer. Vid framställning av högpresterande kalkogenidsolceller är det ofta nödvändigt att förlita sig på flyktiga organiska aminsalttillsatser för att stabilisera den fysikaliska fasen och reglera kristallisationen. Detta tillsatsmedel bryts dock lätt ner vid höga temperaturer, vilket utlöser en obalans i kalcitfilmens kemiska sammansättning, vilket avsevärt minskar batteriets stabilitet vid högtemperaturdrift, vilket har blivit en av de största flaskhalsarna som begränsar dess storskaliga kommersiella tillämpning.
2. Otillräcklig långsiktig stabilitet:Förutom högtemperaturstabilitet utsätts kalkogenidsolceller under långvarig användning för faktorer som materialåldring, ljusdämpning och andra faktorer som leder till prestandaförsämring, vilket i viss mån påverkar genomförbarheten och tillförlitligheten hos deras kommersiella tillämpningar.

Senaste forskningsgenombrott och framgångar
Med fokus på problemet med dålig driftsstabilitet hos kalkogenidsolceller under höga temperaturer ledde professor Yuan Mingjian vid kemihögskolan vid Nankai University forskargruppen att genomföra internationellt kooperativ forskning på hög nivå och uppnådde anmärkningsvärda resultat:

1. Utveckling av en ny beredningsstrategi:Forskargruppen kombinerade teoretiska förutsägelser och utvecklade framgångsrikt en framställningsstrategi för legeringskalkogenid med högre termisk stabilitet. Denna strategi löser fullständigt problemet med inhomogenitet hos cesiummetamidkomponenten i kalkogenidfilmer och förbättrar fundamentalt stabiliteten hos kalkogenidmaterial.
2. Kombination av hög effektivitet och hög stabilitet:Kalkogenid-solcellsanordningar som framställts med denna strategi har visat energiomvandlingseffektivitet och högtemperaturstabilitet i världsklass. Denna prestation lägger inte bara en solid teknisk grund för stabilitetsförbättringen av kalkogenid-solceller, utan öppnar också upp breda möjligheter för vidare praktisk användning och kommersialisering av solcellsteknik.
3. Publicering och resultatens betydelse:På kvällen den 30 september publicerade Nature forskningsresultaten under titeln ”Cesiumamidinkomponent i kalkogenidsolceller med hög termisk stabilitet”. Denna forskning är av långtgående betydelse för att främja den gröna omvandlingen av den globala energistrukturen och markerar ett stort genombrott inom den nya generationen solcellsteknik.

Framtida utvecklingsutsikter
Med uppnåendet av detta forskningsresultat har utsikterna för utveckling av kalcitsolceller blivit ljusare. För närvarande främjar forskargruppen aktivt forskning och utveckling av högpresterande kalkogenidsolcellsmoduler i linje med industrialiseringens behov genom samarbete mellan skolor och företag, i ett försök att främja den praktiska tillämpningen av forskningsresultaten så snart som möjligt och industrialiseringen av landningen.

1. Accelererad industrialisering:Detta genombrott kommer att kraftigt påskynda industrialiseringen av kalkogenid-solceller, som förväntas uppnå storskalig kommersiell produktion och tillämpning under de närmaste åren, och ge effektivare och billigare rena energilösningar för den globala energimarknaden.
2. Applikationsutvidgning:Med den kontinuerliga förbättringen av solcellernas prestanda och den ytterligare minskningen av kostnaden för kalkogenidsolceller kommer deras tillämpningsområden att utökas ytterligare. Förutom traditionella solcellsanläggningar spelar distribuerad kraftproduktion och andra områden, men även inom integration av byggnader, mobil energi, sakernas internet och andra framväxande områden en viktig roll.
3. Främja förändringen av energistrukturen:Som en ren, förnybar energiteknik kommer den breda tillämpningen av kalcitsolceller att bidra till att främja den gröna omvandlingen av den globala energistrukturen, minska beroendet av traditionell fossil energi, minska koldioxidutsläppen och bidra positivt till kampen mot globala klimatförändringar.