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新加坡研究人員發(fā)明了一種對環(huán)境破壞較小的、可在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池的方法，這種方法不再需要以前使用的鉛。

(相關(guān)資料圖)

新加坡南洋理工大學(xué)（NTU Singapore）的科學(xué)家們用鋅基封蓋層取代了鈣鈦礦太陽能電池的傳統(tǒng)封蓋層，傳統(tǒng)封蓋層會導(dǎo)致有毒鉛的產(chǎn)生。

試驗(yàn)的結(jié)果是用鋅化合物蓋住的一英寸見方的鈣鈦礦電池。檢查顯示，電池被有效密封，鈣鈦礦沒有受到化合物層的影響。由Sum Tze Chien和Lam Yeng Ming教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員表示，這代表著向更環(huán)保、更可行的鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化生產(chǎn)邁出了一步。

使用鈣鈦礦太陽能電池的最大缺點(diǎn)之一是它們對環(huán)境的影響。南洋理工大學(xué)物理與數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院研究員Ye Senyun博士稱，“通過把鋅和其他無毒金屬用于覆蓋層，我們的創(chuàng)新方案有可能解決鈣鈦礦太陽能電池大面積推廣時面臨的一個主要障礙?！?/p>

研究人員還表示，這種鋅的創(chuàng)新工藝為其他可以改善鈣鈦礦電池性能的材料和化合物的開發(fā)打開了大門。

盡管鈣鈦礦電池的效率水平和性能都創(chuàng)下了紀(jì)錄，但由于暴露在氧氣、濕氣和光線下的衰減水平不可持續(xù)，因此它們尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。這種衰減也讓研究人員擔(dān)心，鉛可能會從受損電池中逸出（雖然數(shù)量很少），污染周圍環(huán)境。

全球各地的實(shí)驗(yàn)室都進(jìn)行了鈣鈦礦測試并公布了相應(yīng)的效率結(jié)果。本月早些時候，澳大利亞國立大學(xué)的研究人員公布了30.3%的硅-鈣鈦礦串聯(lián)電池效率，而鈣鈦礦效率的世界紀(jì)錄目前由Helmhotz-Zentrum Berlin保持。該研究機(jī)構(gòu)聲稱，一塊1厘米見方電池的效率達(dá)到了32.5%。

半前體vs.全前體

生產(chǎn)鈣鈦礦電池蓋層的"傳統(tǒng)"方式采用的是半前體（HP）方法。一種前體化學(xué)物被放置在鈣鈦礦層上，形成保護(hù)封蓋的一部分，而另一種則通過第一個前體和鈣鈦礦之間的反應(yīng)形成，從鈣鈦礦層內(nèi)將鉛離子向上吸入以形成鉛基封蓋層。

南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們設(shè)計了一種全前體（FP）方法，即使用直接相互反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)制造封蓋層，然后用于鈣鈦礦層。鋅基化合物由鹵化鋅鹽和PEAI制成，溶解在名為乙腈的溶劑中，然后涂覆在快速旋轉(zhuǎn)的鈣鈦礦層上。之后，這些層通過加熱被密封，將鈣鈦礦和封蓋層結(jié)合在一起。由于無需以化學(xué)方式從鈣鈦礦中提取，這種方法避免了有毒鉛的使用。

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