記者20日從大連理工大學(xué)獲悉，該校化學(xué)學(xué)院學(xué)生團(tuán)隊(duì)成功突破鈣鈦礦太陽能電池性能提升關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，研發(fā)出兼具高效率、高穩(wěn)定性與超輕柔特性的新型電池，為臨近空間衛(wèi)星、無人機(jī)、飛艇等載具的能源供給提供了關(guān)鍵解決方案。
圖為相關(guān)器件結(jié)構(gòu)及性能提升示意圖。
傳統(tǒng)硅太陽能電池因重量大、柔性差難以滿足輕質(zhì)、高效的能源供給要求。鈣鈦礦太陽能電池比重低、超薄、柔性，是能源供應(yīng)的理想選擇。但其電極系統(tǒng)存在界面接觸不佳、能級(jí)匹配不良兩大關(guān)鍵技術(shù)難題。
針對(duì)這些難題，大連理工大學(xué)一支平均年齡22歲的學(xué)生團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)3年攻關(guān)，提出三大創(chuàng)新技術(shù)。即通過“雙碳層解耦噴涂技術(shù)”優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)界面接觸并加速電荷橫向傳輸；采用“金屬單原子負(fù)載技術(shù)”精準(zhǔn)調(diào)控碳電極局域能帶結(jié)構(gòu)；結(jié)合“界面耦合摻雜技術(shù)”，在功能層表面構(gòu)建連續(xù)共軛體系，借助π-π堆積增強(qiáng)界面耦合，大幅提升電荷轉(zhuǎn)移效率。
團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室做研究。（大連理工大學(xué)供圖）
團(tuán)隊(duì)從電極材料、到電極結(jié)構(gòu)、再到臨近界面逐層遞進(jìn)開展研究，最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，研究刷新碳電極鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)化最高效率，該電池可適應(yīng)零下60攝氏度到零下80攝氏度循環(huán)變溫、230攝氏度高溫、強(qiáng)紫外輻射等極端工況，還實(shí)現(xiàn)在未封裝條件下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1500小時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率保持初始值的95%以上?！拔覀冞€在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建碳電極鈣鈦礦摩擦納米發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)光能與機(jī)械能互補(bǔ)，與無線傳感通信模塊集成，構(gòu)建自供能探測(cè)節(jié)點(diǎn)”。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人程嘉碩告訴記者。
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