由沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì),,通過(guò)在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中引入名為CPMAC的合成分子,,實(shí)現(xiàn)了電池能源轉(zhuǎn)化效率與使用壽命的雙重提升,。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志,。
CPMAC是一種基于巴克敏斯特富勒烯(C60)衍生的離子鹽,。作為由60個(gè)碳原子構(gòu)成的黑色固體,,C60長(zhǎng)期以來(lái)是制備高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵組分。然而,,C60雖是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料的首選,,但其與鈣鈦礦材料間微弱的范德華力作用,導(dǎo)致界面結(jié)合不足,,最終影響電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和壽命,。
為破解這一難題,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出源自C60的離子鹽CPMAC,。它會(huì)與鈣鈦礦形成離子鍵,,強(qiáng)化界面結(jié)合力,從而顯著提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性,。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,,采用CPMAC的電池功率轉(zhuǎn)換效率較傳統(tǒng)C60電池提升0.6%。團(tuán)隊(duì)表示,,不要小看這不到1%的進(jìn)步,,對(duì)于年發(fā)電量1吉瓦的電站而言,相當(dāng)于增加了5000戶家庭的供電,。
此外,,在嚴(yán)苛的環(huán)境測(cè)試中,,CPMAC電池展現(xiàn)出更優(yōu)異的穩(wěn)定性,。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)在高溫高濕環(huán)境下持續(xù)運(yùn)行2000小時(shí)后,,其效率衰減幅度僅為C60電池的三分之一,。這種優(yōu)勢(shì)在由4個(gè)電池組成的模塊化測(cè)試中(模擬實(shí)際太陽(yáng)能板結(jié)構(gòu))表現(xiàn)得更為顯著。
團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào),,CPMAC的奧秘在于其獨(dú)特的化學(xué)特性,。它通過(guò)與鈣鈦礦形成強(qiáng)效離子鍵,取代了原先不牢固的分子間作用力,,從而顯著減少了電子傳輸層的缺陷,。(記者劉霞)
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