一项新研究表明,用辣椒素(使辣椒变得辛辣的有机化合物)处理钙钛矿型太阳能电池,可以使其效率更高。该研究发表在《焦耳》杂志上,可能有助于提高钙钛矿太阳能电池的生存能力,钙钛矿太阳能电池是一种尚未广泛使用的新兴太阳能技术,但有望比当前的光伏技术更高效。

在这项研究中,来自中国和瑞典的科学家团队向用于制造钙钛矿太阳能电池的化学前体中添加了少量辣椒素(按重量计1%)。然后,研究小组测量了与未经处理的钙钛矿太阳能电池相比,经辣椒素处理的电池将紫外线和可见光转换为电能的效率。结果表明,与未经处理的细胞为19.1%相比,处理过的细胞效率为21.88%。处理过的电池也更稳定,在环境空气中存储800小时后,其初始效率达到90%。考虑到阻止钙钛矿型太阳能电池在经济上可行的主要因素之一是它们在环境中相对较快降解的趋势,这一点很重要。

研究小组需要进行更多研究,以确定确切的辣椒素为什么能提高钙钛矿太阳能电池的功效和稳定性,但他们假设该化合物增加了钙钛矿薄膜上电子的密度,这是由于该化合物与太阳能电池中铅离子相互作用的方式。像辣椒素这样的生物材料有朝一日可以使钙钛矿太阳能电池在经济上可行,但是技术仍需改进。华东师范大学研究报告的高级作者包勤业在一份声明中说:“未来,绿色和可持续的基于森林的生物材料添加剂技术将成为无毒无铅钙钛矿材料的明显趋势。” “我们希望这最终将为清洁能源生产出完全绿色的钙钛矿太阳能电池。”

辣椒

这项最新研究并不是科学家第一次使用生物材料来提高钙钛矿太阳能电池的性能:咖啡因和细菌视紫红质蛋白也已显示出益处。生物材料的主要吸引力在于它们在环境中含量很高,因此与合成材料相比,它们相对便宜且易于获得。自2006年钙钛矿吸收剂首次用于太阳能电池以来,效率从仅3%攀升至25%以上。研究还表明,将钙钛矿太阳能电池与硅配对可以将效率提高到近30%。

美国国家可再生能源实验室的资深科学家说:“钙钛矿太阳能电池的潜在影响基本上是变革性的。”他补充说,长期目标是降低制造成本并使它们无处不在。“也就是说,您可以将它们放置在任何地方。您可以从字面上将它们涂在建筑物的侧面,然后一切都变成可以产生电能的东西。”到2022年,总部位于英国的初创公司计划成为第一家将钙钛矿型太阳能电池推向市场的公司(尽管该电池还包括硅)。如果这些公司能够证明钙钛矿太阳能电池或混合方法可以产生廉价的电力,并且在多年使用后不会分解,那么它可能会推动工业和公用事业推动以更快的速度采用太阳能。