香港城市大学 一名研究人员测试手套箱内太阳能电池的功能
学分:香港城市大学 尽管钙钛矿太阳能电池(太阳能电池的未来)的功率转换效率在过去十年中已经大大提高，但是不稳定性和潜在环境影响的问题仍有待克服
最近，香港城市大学的科学家开发了一种新的方法，可以同时解决聚乙烯吡咯烷酮电池的铅泄漏和稳定性问题，而不影响效率，为钙钛矿光伏技术的实际应用铺平了道路
该研究小组由香港城市大学教务长兼化学与材料科学讲座教授岳教授、许教授和李博士共同领导
来自化学系的朱
他们的研究成果最近发表在科学杂志《自然纳米技术》上，标题为“稳定钙钛矿太阳能电池的二维金属有机框架，将铅泄漏降至最低”
" 目前，太阳能电池的最高功率转换效率与最先进的硅基太阳能电池不相上下
然而，使用的钙钛矿含有铅成分，这引起了对潜在环境污染的关注
随着太阳能电池的老化，铅物质会从设备中泄漏出来
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通过雨水进入土壤，对环境造成了毒性威胁，”教授解释说，他是植物病毒控制系统的专家
「要将太阳能电池板投入大规模商业用途，不但需要高功率转换效率，也需要长期的装置稳定性和尽量减少对环境的影响
" 与擅长材料合成的许教授、任正非教授和李博士合作
朱带领团队通过将二维(2-D)金属有机框架(MOFs)应用于PVSCs克服了上述挑战
“我们是第一个同时制造具有最小铅泄漏、良好长期稳定性和高功率转换效率的PVSC器件的团队，”詹教授总结了他们的研究突破
多功能多层膜 金属有机框架材料以前曾被用作支架材料，作为钙钛矿生长的模板
科学家还使用它们作为添加剂或表面改性剂来钝化钙钛矿的缺陷(以降低材料表面的反应性)，从而提高器件的性能和稳定性
超过80%的泄漏铅离子被捕获在顶部金属氧化物燃料层中，以减轻潜在的环境影响
信用:DOI: 10
1038/s 14565-020-0765-7 然而，大部分三维多晶薄膜都是电绝缘的，电荷载流子迁移率低，因此不适合用作电荷传输材料
但是，徐教授编写的财务报表有所不同
它们是蜂窝状的二维结构，具有许多巯基作为关键官能团
它们拥有合适的能级，使它们能够成为电子提取层(也称为“电子收集层”)，电子最终被聚氯乙烯单体的电极收集
徐教授解释说:“我们的分子工程多光子晶体具有多功能半导体的特性，可以用来提高电荷提取效率。”
捕获铅离子以防止污染 更重要的是，多硫化物中硫醇和二硫化物基团的密集阵列可以在钙钛矿电极界面“捕获”重金属离子，以减轻铅泄漏
“我们的实验表明，作为PVSC装置外层的金属氧化物燃料电池从降解的钙钛矿中捕获了超过80%的泄漏铅离子，并形成了不会污染土壤的水不溶性复合物，”詹教授解释说
与其他研究中用于减少铅泄漏的物理封装方法不同，该装置中集成的多孔膜组件对铅的原位化学吸附被发现对于长期实际应用更有效且更可持续
从老化的骨髓间充质干细胞(含多器官功能衰竭的骨髓间充质干细胞)中提取的水溶液中的铅浓度与正常骨髓间充质干细胞(不含多器官功能衰竭的骨髓间充质干细胞)相比显著降低
这归因于多硫化物中密集排列的硫醇和二硫化物基团与泄漏的铅离子之间的化学反应
信用:DOI: 10
1038/s 14565-020-0765-7 实现长期运行稳定性 此外，这种多孔材料可以保护钙钛矿免受湿气和氧气的影响，同时保持高效率
他们的PVSC装置的功率转换效率可以达到22
02%,填充系数为81
28%，开路电压为1
20伏
转换效率和记录的开路电压都是平面倒相聚氯乙烯单体的最高值
同时，该装置在相对湿度为75%的环境中表现出优异的稳定性，在1100小时后保持其初始效率的90%
相比之下，没有财政部的PVSC的电力转换效率显著下降到低于其原始值的50%
此外，他们的装置在85℃下连续光照1000小时，仍保持92%的初始效率
“这样的稳定性水平已经达到了国际电工委员会(IEC)制定的商业化标准。”
朱（姓氏）
“这是一个非常重要的结果，它证明了我们的多学科方法在技术上是可行的，并有潜力将PVSC技术商业化，”詹教授补充说
用于清洁能源应用的高效聚氯乙烯单体 这个团队花了将近两年的时间来完成这项有希望的研究
他们的下一步将是进一步提高功率转换效率和探索降低生产成本的方法
“我们希望未来这种聚氯乙烯单体的制造将像‘印刷’报纸一样，易于扩大生产规模，促进高效聚氯乙烯单体在清洁能源应用中的大规模部署，”詹教授总结道
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