國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science（《科學(xué)》）在線發(fā)表了西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的研究成果《室溫、高濕度穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池》。
西部網(wǎng)訊（記者 李卓然）今天（3月26日），國(guó)際頂級(jí)頂尖學(xué)術(shù)期刊Science（《科學(xué)》）在線發(fā)表了西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的研究成果《室溫、高濕度穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池》（英譯：Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity）。此項(xiàng)研究獨(dú)創(chuàng)性地提出以一種多功能的“離子液體”作為溶劑來(lái)替代傳統(tǒng)的有毒的有機(jī)溶劑制備鈣鈦礦光伏材料。相關(guān)研究成果解決了傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏材料制備過(guò)程中的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了光伏領(lǐng)域的重大突破。
離子液體及其制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
目前，全球以“光伏”為代表的可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈駛?cè)氚l(fā)展快車道。其中，鈣鈦礦光伏功不可沒(méi)，它相比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板中使用的硅晶體，不僅更便宜、更輕薄、可變型，同時(shí)成本也更低廉、更環(huán)保，在應(yīng)用范圍上將產(chǎn)生顛覆性變革。因此，鈣鈦礦光伏材料的研究已經(jīng)成為各國(guó)科學(xué)家追逐的“熱點(diǎn)”。
“未來(lái)，沙漠腹地、樓宇外墻、手機(jī)等都不再需要傳統(tǒng)電池，只需要一塊更低廉、更清潔，薄如紙張的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池就能夠滿足所需。同時(shí)，還可以應(yīng)用在柔性可穿戴、航天器搭載等重要領(lǐng)域?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)成員、西北工業(yè)大學(xué)博士研究生晁凌鋒對(duì)鈣鈦礦光伏材料應(yīng)用前景充滿信心。
但鈣鈦礦光伏材料的研究卻始終存在許多“痛點(diǎn)”。例如，以甲脒基鈣鈦礦為代表的鈣鈦礦光伏材料非?！懊舾小保诳諝庵袠O易發(fā)生相轉(zhuǎn)變，極大地制約了其量產(chǎn)。
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可折疊柔性電子產(chǎn)品。
西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)致力于鈣鈦礦光伏材料研究，通過(guò)原始創(chuàng)新解決材料不穩(wěn)定、光電轉(zhuǎn)化率不高、工藝制備復(fù)雜且污染性較高等卡脖子難題。在多年的探索中，團(tuán)隊(duì)將研究的焦點(diǎn)集中在鈣鈦礦光伏材料的制備工藝上。
要解決制備工藝的問(wèn)題，首先要尋找到一種環(huán)境友好、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可調(diào)和的溶劑。離子液體溶劑便是這樣一種“四兩撥千斤”般的存在。
“從一開(kāi)始，我們就跳出了鈣鈦礦光伏材料制備的傳統(tǒng)思路?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)成員、南京工業(yè)大學(xué)陳永華教授說(shuō)，將離子液體溶劑引入制備過(guò)程后，鈣鈦礦光伏材料的制備過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單，且整個(gè)過(guò)程完全可以在室溫、空氣中和高濕度的環(huán)境下進(jìn)行，更令人驚喜的是，通過(guò)這一工藝制備的鈣鈦礦材料穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)化率都大大增加，“可謂是一石三鳥(niǎo)”。
經(jīng)過(guò)離子液體制備的FAPbI3材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得整齊有規(guī)律（右），大大提高了材料的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)化效率。
“離子液體就像是草原上的‘牧羊犬’，在‘羊群’也就是鈣鈦礦的分子成分中起到了發(fā)號(hào)施令、排兵布陣的作用，它穩(wěn)定隊(duì)形后便無(wú)聲退出了。這個(gè)新隊(duì)形就是我們想要得到的鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性。”研究團(tuán)隊(duì)成員、西北工業(yè)大學(xué)博士研究生晁凌鋒形象地解釋道。
這項(xiàng)研究成果實(shí)現(xiàn)了功能導(dǎo)向、擇優(yōu)設(shè)計(jì)、綠色無(wú)毒、穩(wěn)定高效的離子液體鈣鈦礦光伏制備技術(shù)，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)利用創(chuàng)造了前提條件。
