近日，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)和ECN研究機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)，添加幾納米的氧化鋁薄層可防止鈣鈦礦太陽(yáng)能電池免于受到濕度的影響，這一點(diǎn)仍然是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池商業(yè)應(yīng)用的主要障礙。此項(xiàng)研究成果發(fā)布在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志中。令人意外的是，電池產(chǎn)能還提升了3%。


鈣鈦礦太陽(yáng)能電池近年來(lái)經(jīng)歷了快速發(fā)展。鈣鈦礦這種礦物擁有與鈣鈦氧化物(CaTiO 3)相同的晶體結(jié)構(gòu)，此種類型的太陽(yáng)能電池產(chǎn)能在短短幾年內(nèi)上升到22%。

然而，暫時(shí)此鈣鈦礦電池的一個(gè)缺點(diǎn)是濕度的破壞效應(yīng)：空氣中的水蒸氣與鈣鈦礦晶體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。這種不穩(wěn)定性是阻礙商業(yè)化的絆腳石。

研究人員使用幾個(gè)氧化鋁原子層覆蓋鈣鈦礦的敏感層，以防止由濕度引起的性能退化。氧化鋁原子層包含在太陽(yáng)能電池內(nèi)，介于鈣鈦礦層和電接觸層之間。選擇氧化鋁(Al2O3)主要是因?yàn)樗茉谌魏晤愋偷谋砻嫔峡焖傩纬伞?br />
雖然氧化鋁具有導(dǎo)電絕緣性，但通過(guò)將其厚度限制至1納米或更薄，仍然可以用作介于半導(dǎo)體鈣鈦礦和導(dǎo)電接觸之間的緩沖層，然后電荷載流子將電力傳輸?shù)浇^緣體層。

研究人員將帶有氧化鋁層的電池和不帶氧化鋁層的電池進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)。在暴露于潮濕空氣兩個(gè)月后，含有氧化鋁層的電池產(chǎn)能達(dá)到原產(chǎn)能的60%-70%，而傳統(tǒng)電池僅為12%。

此外，電池產(chǎn)能也從15% 提升至18%，這是此項(xiàng)研究成果的額外收貨。

此前的研究通常嘗試將氧化鋁層安裝到電池外部，但此保護(hù)性氧化鋁層并未安裝到電池外部。這樣太陽(yáng)能電池的兩側(cè)就可以添加很多種材料，鈣鈦礦層可以獲取最大透光率，保證電流最佳利用率。