近日,日本冲绳科学技术大学院大学(OIST)的科学家们报告称,环氧树脂自修复涂料保护层有利于防止钙钛矿太阳能电池的污染物泄露。在钙钛矿太阳能电池顶部添加一层环氧树脂自修复涂料聚合物,可彻底降低其向环境中排放铅的量。这项研究有力提振了钙钛矿太阳能电池的商业化前景。
这项研究(发表在《自然能源(Nature Energy)》期刊上)的领导者、能源材料与表面科学课题组的领头人 Yabing Qi 教授表示:“尽管钙钛矿太阳能电池能以较低成本将太阳光高效地转化为电力,但是它们却含有铅,这样会造成相当大的环境问题。”“虽然所谓的‘无铅’技术值得探索,但是它尚未达到铅基方案的效率与稳定性。因此,寻找既能在钙钛矿太阳能电池中使用铅又能使它不泄露到环境中的方案,是商业化的关键一步。”
在OIST技术开发和创新中心的概念验证项目的支持下,齐(音)教授的课题组先探索出将保护层添加到钙钛矿太阳能电池中的封装方法,从而搞清楚哪种材料能很好地防止铅泄露。他们将不同材料封装的电池暴露于人为设计的各种环境中,以模仿电池在真实世界中会遇到的各种天气。环氧树脂自修复涂料也在一系列的天气条件下表现得很好。在这些天气条件下,阳光、雨水和温度都被改变,以模仿钙钛矿太阳能电池的运行环境。在包括大雨的所有天气条件下,环氧树脂自修复涂料优于其他封装材料。
环氧树脂自修复涂料如此好的工作表现,得益于它的“自修复(self-healing)”特性。例如,在其结构被冰雹损坏之后,聚合物在受到阳光加热时部分地改变其初始形状。这样就限制了从电池内部泄露出的铅的量。这种自修复特性使得环氧树脂自修复涂料成为未来光伏产品封装层的重要选择。
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