一个国际科学团队的俄罗斯物理学家研制出一种能够长期承受强烈辐射的新型太阳能电池材料,并对其进行了实验测试。
研究成果发表在学术期刊《今日能源材料》上。
全世界对在实际能源领域应用基于钙钛矿的太阳能电池的兴趣与日俱增。乌拉尔联邦大学(Ural Federal University, UrFU)电物理学教研室主任伊万·日德科夫解释称,钙钛矿太阳能电池的效率已经突破26%的门槛。然而,这种电池有一个严重的缺点,那就是钙钛矿会被辐射(宇宙射线、太阳光等)破坏。
俄罗斯科学院化学物理和医学化学问题联邦研究中心功能有机材料和混合材料实验室综合体负责人帕维尔·特罗申介绍称:“我们用钙、锶和钡阳离子部分替代了复合卤化物中的铅阳离子,从而解决了这一问题。铅的替代率从1%到10%不等,因为完全替代碱土金属阳离子会导致材料实际上不适合用作光电设备的光吸收剂。”
他表示,用碱土金属阳离子替代百分之一的铅阳离子对钙钛矿进行改性,可提高材料的光稳定性和抗辐射能力。
伊万·日德科夫表示:“我们将得到的材料置于伽马射线和电子束照射下,用X射线光电子能谱仪对其特性进行了研究。研制出的最优样品能够成功地承受高剂量的伽马射线(550万戈瑞)和电子束(每平方厘米3兆)。举例来说,宇宙飞船在15年的飞行过程中会受到这样的辐照剂量。”
来自俄罗斯科学院切尔诺戈洛夫卡化学物理和医学化学问题联邦研究中心、乌拉尔联邦大学物理技术研究所(叶卡捷琳堡)、俄罗斯科学院乌拉尔分院米赫耶夫金属物理研究所(叶卡捷琳堡)、田纳西大学(美国)和哈尔滨工业大学郑州研究院的专家参与了基于全无机人工钙钛矿的新型太阳能电池材料的研制工作。
这项工作得到了俄罗斯科学基金会(22-61-00047和22-13-00463号)项目经费的支持。