成本低、效率高,在钙钛矿太阳能进入主流市场前,还有哪些课题待克服呢?
目前常见的太阳能技术为硅晶太阳能,随着技术愈来愈成熟,装置量逐年增加,自 2000 年以来硅晶太阳能成本急剧下降,除了硅晶太阳能技术,也有许多光电技术正默默努力出头天,好比有机太阳能(OPV)、染料敏化太阳能(DSC)和钙钛矿太阳能(PSC)
矿物学家在19 世纪发现地壳中自然形成的钙钛矿,20 世纪类似结构的变体用于电子工业,日本研究团队在 2009 因钙钛矿太阳能电池研究而获奖,经由不同研究团队的不断改良制程,转换效率在短短几年内从最初的 3.8%,现在一平方厘米的电池已经超过 23%。
虽然钙钛矿太阳能电池尺寸一变大,其转换效率就会下降,但近年来的研究已经让大面积的钙钛矿太阳能电池有不错的表现。
其制程比硅晶太阳能简单,材料更便宜,效率潜力更高,只可惜不稳定,当钙钛矿电池对红外线和紫外线敏感,暴露在水和氧气下,其的晶体结构会改变。美国乔治亚理工学院发现,当空气中的水和氧气相互反应,就会加速钙钛矿中不必要的相变。
那么该怎么办呢?太阳能板一定会碰触到环境中的空气跟水气。过去科学家们尝试用硅晶太阳能包裹的三明治制程,乔治亚理工学院团队则尝试另一种方法,在钙钛矿太阳能电池上应用常见工业化学品 PEAI(phenethylammonium iodide)薄膜。
PEAI 具有排水特性,可是研究人员发现,太阳能板的废热会激发 PEAI 分子进而失去防水能力,因此团队下一部是打造耐热版本的 PEAI。
与硅晶太阳能所需的精密制造流程相比,钙钛矿太阳能板可以藉由涂漆喷涂、沉积或表面印刷简易方式制造,可实现大量、低成本生产,且钙钛矿太阳能在低光源下也能发电,传统的硅太阳能电池除非有高照度的光才能发电,钙钛矿太阳能电池即使低照度下也能发电,应用更加广泛。