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改良銻基硫族材料電池光電效率創(chuàng)新高
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  • 2026-01-26 10:25:40
  • 科技日?qǐng)?bào)
  • 澳大利亞新南威爾士大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一種改良的銻基硫族化合物太陽(yáng)能電池,經(jīng)認(rèn)證的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到10.7%,創(chuàng)下該類材料的歷史新高。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·能源》雜志。


    這一成果不僅刷新性能紀(jì)錄,更讓銻基硫族化合物(如三硫化二銻、三硒化二銻等)首次被納入國(guó)際“太陽(yáng)能電池效率表”,為下一代高效、低成本太陽(yáng)能技術(shù)注入新動(dòng)能。


    當(dāng)前,太陽(yáng)能電池技術(shù)正邁向“疊層時(shí)代”——將多個(gè)吸收不同波段陽(yáng)光的電池堆疊起來(lái),以盡量汲取太陽(yáng)光能。但哪種材料最適合與傳統(tǒng)硅電池搭檔依然面臨選擇。作為上層“捕光先鋒”,銻基硫族化合物是候選者之一。


    該材料具有四大顯著優(yōu)勢(shì):原料豐富、成本低廉,不依賴稀有或貴金屬;結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、壽命更長(zhǎng),作為無(wú)機(jī)材料,遠(yuǎn)比有機(jī)或鈣鈦礦類器件耐老化;吸光極強(qiáng),僅需約300納米厚的薄膜,即可高效捕獲陽(yáng)光;可在較低溫度下沉積成膜,大幅降低能耗,利于大規(guī)模量產(chǎn)。


    盡管優(yōu)勢(shì)明顯,但自2020年以來(lái),這類電池光電轉(zhuǎn)化效率始終難破10%大關(guān)。最新研究發(fā)現(xiàn),問(wèn)題出在制造過(guò)程中的元素分布——硫和硒分布不均,形成“能量障礙”,阻礙光生電荷順利傳輸,導(dǎo)致能量白白流失。為破解這一難題,團(tuán)隊(duì)巧妙地在合成過(guò)程中加入微量硫化鈉,這一改良顯著提升了電荷遷移效率。


    優(yōu)化后的電池在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得效率達(dá)11.02%,經(jīng)澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)獨(dú)立認(rèn)證為10.7%。CSIRO是全球9個(gè)公認(rèn)的權(quán)威光伏測(cè)試中心之一。


    不過(guò),團(tuán)隊(duì)坦言,材料內(nèi)部仍存在缺陷,性能尚未觸頂。通過(guò)表面鈍化等化學(xué)處理手段,可進(jìn)一步減少能量損耗,釋放更大潛力,近期目標(biāo)是將電池效率提升至12%。


    銻基硫族化合物的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于傳統(tǒng)光伏板。其超薄、半透明的特性,使其成為“透視太陽(yáng)能窗”的理想選擇。此外,該材料的帶隙特性與室內(nèi)光照譜高度匹配,特別適合低光環(huán)境下的微能源采集。未來(lái)或可用于智能徽章、電子紙顯示器、自供電傳感器乃至物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。


  • 文章關(guān)鍵詞: 銻基硫族化合物
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