透過添加離子液體,實現鈣鈦礦太陽電池的高性能化、長壽命化

 

刊登日期:2021/5/23
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日本金澤大學發表,利用添加了離子液體的手法,成功地實現了鈣鈦礦太陽電池的高性能化與長壽命化,運作超過6,000小時仍能維持初期性能的8成。金澤大學在6年前開發了一項基盤技術,係在鈣鈦礦塗佈製膜之前,將離子液體少量添加於鈣鈦礦前驅物溶液中,藉此將薄膜予以奈米粒子膜化之技術。研究中導入的離子液體為可在常溫條件下以液體形態存在的鹽(1-Hexyl-3-methyl-imidazolium Chloride; HMIM Cl),金澤大學將此基盤技術應用於製作高性能三重陽離子型(Triple Cation)鈣鈦礦太陽電池。

將離子液體添加於僅有Methylammonium的MAPbI3鈣鈦礦前驅物溶液中,進行塗佈製膜後,MAPbI3鈣鈦礦奈米粒子薄膜在基板上展開初期成長。再將三重陽離子型鈣鈦礦塗佈於其上,讓MAPbI3鈣鈦礦奈米粒子做為成長核心,就能得到大顆粒、高結晶性、晶粒大小缺陷少的三重陽離子型鈣鈦礦薄膜。

新太陽電池的能量轉換效率高達19.4%,短路電流密度也呈現25.3mAcm-2的數值。研究團隊評估是因為添加了離子液體,進而實現高品質化,提高整體的光捕獲效率,提升了載體輸送性能。此外,經過暴露實驗確認新電池最重要的優勢為在溼度30~40%範圍的一般大氣環境下,經過6,000小時仍能保持8成初期性能,克服了鈣鈦礦太陽電池短壽命的缺點。金澤大學認為是因為薄膜藉由離子液體添加而達到高品質化,且離子液體層避免了外部水分的入侵,進而實現鈣鈦礦太陽電池的長壽命化。以既有手法製成的鈣鈦礦太陽電池則僅能發電2,500小時。


資料來源: https://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/92312
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