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持续流动薄膜电池 助力开发廉价环保太阳能电池

导读: 据物理学家组织网近日报道,美国科学家在"持续流动"反应器中,让成本低廉的铜锌锡硫(CZTS)材料同乙二醇结合,制造出成本低廉且不含有毒化合物的CZTS薄膜太阳能电池。关于这一新方法的相关论文刊载于《材料学快报》上。

  据物理学家组织网近日报道,美国科学家在"持续流动"反应器中,让成本低廉的铜锌锡硫(CZTS)材料同乙二醇结合,制造出成本低廉且不含有毒化合物的CZTS薄膜太阳能电池。关于这一新方法的相关论文刊载于《材料学快报》上。

  领导这项研究的俄勒冈州立大学化学、生物和环境工程系副教授格雷格.赫尔曼表示,如果制造太阳能电池的原材料非常昂贵或者在制造过程中需要用到有毒化学物质的话,那么,太阳能的广泛普及可能会受阻。因此,我们需要一些新技术,使用储量丰富且廉价的材料就能制造出太阳能电池,而最新研究做到了。

  现在的很多太阳能电池都由铜铟镓硒(CIGS)制成,但铟罕见且昂贵。去年,铜铟镓硒太阳能电池中用到的铟和镓的价格大约是铜锌锡硫太阳能电池中用到的锌的275倍,而新研究中用来制造太阳能电池的原材料铜锌锡硫(CZTS)具有优越的光学属性,成本低廉且环保。

  该研究团队发现,一般用于预防汽车散热器结冰的抗冻剂中的乙二醇也是一种低成本溶剂。他们将乙二醇用于介观流控反应器中,能更精准地控制反应的温度、时间、质量传输等,从而使得生产出来的用于制造太阳能电池的CZTS纳米粒子具有更高更均匀的晶体质量。

  科学家们表示,这一"连续流动"反应器很容易扩展至工业层面,大规模生产出薄膜太阳能电池。另外,新方法也可以节省大量时间。现在,很多公司仍然在用"批处理模式"合成方法生产铜铟镓硒纳米粒子,这一过程一整天的产量,"持续流动"反应器则只需大约半小时即可完成,节省时间使制造成本进一步降低。

  赫尔曼说:"对于大规模的工业生产来说,原材料、反应速度、质量控制等所有这些因素,归根结底都是成本,我们研发出的新方法有望以更低的成本制造出高质量的太阳能电池。"

  研究人员表示,尽管目前CZTS太阳能电池的性能不如CIGS太阳能电池,但随着他们使用搀杂剂并持续不断地对整个反应过程进行优化,他们最终会获得转化效率可以同CIGS相媲美的CZTS太阳能电池。

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