钙钛矿太阳能电池:太空能源的新希望

作者: 庄春⾬, 钱璐, ⻩宛宁

来源: 科学⼤院

发布日期: 2023-08-16 07:02:13

钙钛矿太阳能电池作为新⼀代太阳能电池技术的代表,具有更⾼的转换效率和⼴阔的应⽤前景。通过⾼空标定之旅,科学家们揭示了其在航天领域的潜力,为太空能源提供了新的希望。

太阳能作为⼀种清洁、可再⽣的能源,在能源领域中扮演着越来越重要的⻆⾊。除了地⾯上的各类太阳能电池之外,⼈们在卫星、空间站和深空探测器等航天器上也应⽤了⾼性能太阳电池,⽤来作为这些设备的能量来源,为其在空间⻓期运⾏提供保证。

在诸多类型的太阳能电池中,钙钛矿太阳电池是新⼀代太阳能电池技术的代表,它具有更⾼的转换效率,未来可能具备⼴阔的应⽤前景,因此备受关注。为了让太阳能电池在⻜⾏器上顺利使⽤,科学家们必须先让它们来⼀次⾼空标定之旅,这项旅程不仅揭示了太阳能电池的神秘⾯纱,还为我们展示了科学家们在航天领域取得的重要突破。

钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿型(ABX3型)晶体作为吸光层材料,钙钛矿是⼀种三维晶体结构,作为电池原材料表现出了极佳的光学吸收性能,以及出⾊的电荷运输能⼒。

钙钛矿太阳能电池的结构类似于“夹⼼⾯包”,我们可以将外层⾯包⽪⽐作钙钛矿晶体的外层表⾯,它可以保护晶体内部的结构,并包含两侧的电极,⾯包次外层是空⽳传输层和电⼦传输层;将夹⼼⽐作钙钛矿晶体的钙、钛和氧等元素组成的结构;将调料⽐作钙钛矿晶体的缺陷或杂质,它们可以影响晶体的性能和特性。当电池受到阳光照射时,夹⼼层就会吸收光⼦能量,利⽤⾯包层在外电路形成电荷定向移动来产⽣电流。

作为新⽣代太阳能电池,钙钛矿太阳能电池不仅具有优异的耐⽤性,⽽且⾮常柔韧,展现了轻、薄、灵活的优势。不仅可以克服传统晶硅太阳能电池成本⾼、能耗⼤,还可以打破效率转换的“天花板”。

空间标定为钙钛矿太阳电池研究提供了重要的数据和参考,除了能帮我们了解太阳能转换过程、优化电池性能以及推动清洁⽆污染的太阳能技术的发展之外,还能为其他领域的研究提供启示,如外星基地建设、太阳能远程监测和环境科学等。在未来,太阳能电池技术⼀定会有更⼴泛的应⽤,帮助我们进⼊⼀个可持续的、更光明的未来。

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