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太神奇!辣椒素或成为提高太阳能电池的性能的重要方向

2021-01-15 10:47
陈述根本
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文/陈根

辣椒对人体的好处已经在多项研究中被证实,包括促进血管舒张,降低血压,缓解疼痛,甚至降低癌症发生风险。

现在,中国和瑞典的科学家称,辣椒还能提高太阳能电池的效率。研究人员发现,在三碘化甲基铵铅(MAPbI3)过氧化物的前体中只添加了 0.1 个重量百分比的辣椒素,能够让太阳能电池效率有较大的提升。

也就是说,一小撮辣椒素(辣椒素是一种使辣椒有辣味的化合物)可能是制造更稳定高效钙钛矿太阳能电池的秘密成分。

陈根:当辣椒成为材料,可提高太阳能效率

如今,绿色和可持续的林基生物材料添加剂技术已经成为无毒无铅钙钛矿材料的一个明显趋势。虽然金属卤化物钙钛矿半导体代表了最先进太阳能电池技术的一个有前途的组成部分,但它们受到非辐射复合的困扰,这将会降低效率并加剧热损失。

因此,发现一种天然的、以森林为基础的、廉价的添加剂来克服这一限制,提高太阳能电池的性能成为了科学研究的重要方向。在此次研究中,研究人员表示,考虑到辣椒素的电性、化学性、光学性和稳定性,辣椒素将是一个很有前途的候选药物。

为了测试辣椒素的能力,研究人员在MAPbI3钙钛矿前驱体中加入了0.1wt%的化合物(最佳测定浓度),用于制造太阳能电池。接下来,研究人员进行了一系列技术,包括紫外光电子能谱、X射线光电子能谱和时间分辨光致发光,以确定辣椒素添加剂如何影响太阳能电池的性能。

他们发现,尽管控制装置的功率转换效率仅为19.1%,但含有辣椒素的装置的效率为21.88%——接近单晶MAPbI3装置21.93%的创纪录效率。增强型太阳能电池的稳定性也有所提高,在环境空气中储存800小时后,电池的初始效率保持在90%以上。

当然,虽然辣椒素可能为将来大规模、高效钙钛矿型太阳能电池的开发提供一种低成本、广泛可用的添加剂,但这也仍需要进一步研究该化合物对无毒无铅钙钛矿(如无机钙钛矿和双钙钛矿)的影响。此外,在准备投入商业应用之前,必须进一步磨练材料的稳定性。

其研究结果已经发表在《焦耳》杂志上。

陈根:当辣椒成为材料,可提高太阳能效率

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