近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所聯(lián)合青島科技大學研究人員揭示了在脂肪胺環(huán)境中甲胺和甲脒體系的鈣鈦礦潛在的化學副反應，并進一步提出氨氣用于甲脒基鈣鈦礦薄膜的后修復的研究成果。
鈣鈦礦太陽能電池是一種新興的光伏技術(shù)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，光電轉(zhuǎn)換效率已與硅電池相當，被認為是目前最具商業(yè)化前景的新一代太陽能電池技術(shù)。如何便利地大規(guī)模制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是在商業(yè)化過程中面臨的挑戰(zhàn)之一。
科研人員研究了碘化甲脒在胺類氣體環(huán)境中存在著加成消除反應(也稱為轉(zhuǎn)亞胺反應)、離子交換反應和水解反應等。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)亞胺反應的主要產(chǎn)物為氨氣。因此，選擇氨氣作為后修復氣體可有效避免對材料成分的影響。同時，他們通過對溫度和壓力的進一步調(diào)控實現(xiàn)了甲脒基鈣鈦礦薄膜的高效修復，提升了薄膜均勻性和一致性。
經(jīng)該修復技術(shù)制備的鈣鈦礦太陽能電池，實現(xiàn)了最高23.21%的光電轉(zhuǎn)換效率，組件效率超過20%。此項研究構(gòu)筑了氨類氣體后修復鈣鈦礦薄膜技術(shù)的化學基礎。此外，該工藝可以與目前商業(yè)化的涂布工藝兼容，易于規(guī)模化放大，有望加速推動鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進程。
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