科学家们创造了可以由室内光供电的微型太阳能电池

百科大全 2025年08月24日 09:47 1 admin

研究人员表示，这一突破“为由我们生活中已经存在的环境光供电的电子产品铺平了道路。

Mojtaba Abdi-Jalebi 副教授和博士生 Siming Huang 的太阳能电池面板针对室内光进行了优化。（图片来源：伦敦大学学院詹姆斯泰伊）

随着开创性新太阳能技术的发展，一系列个人和家庭设备有朝一日可以在无电池的情况下运行。

这些新型太阳能电池能够从室内光线中收集能量。研究人员表示，这一发现具有广泛的应用，可以使消费者能够仅使用室内环境光为键盘、警报器和传感器等设备供电。

在这项 4 月 30 日发表在《先进功能材料》杂志上的研究中，研究人员使用钙钛矿在太阳能电池中收集光线。这种材料已经用于其他太阳能电池，与传统的硅基太阳能电池板相比具有明显的优势。特别是，根据这项研究，钙钛矿比传统方法更有效地吸收低功率环境光，使其成为室内使用的理想选择。

研究人员发现，研究人员的新型钙钛矿电池的效率是硅基太阳能电池的六倍。

从长远来看，钙钛矿衍生的太阳能电池代表了一种更可持续、更具成本效益的电池替代品，该研究的合著者、伦敦大学学院材料发现研究所能源材料副教授 Mojtaba Abdi Jalebi 说。

“数十亿需要少量能源的设备依赖于更换电池——这是一种不可持续的做法。随着物联网的扩展，这个数字将会增长，”贾莱比在一份声明中说。

“目前，从室内光中捕获能量的太阳能电池既昂贵又低效。我们专门设计的钙钛矿室内太阳能电池可以比商业电池收集更多的能量，并且比其他原型更耐用。它为由我们生活中已经存在的环境光供电的电子设备铺平了道路。

钙钛矿成分挑战

钙钛矿已经成为太阳能电池板的流行材料，与硅基材料相比具有显着的优势。

然而，虽然其应用前景广阔，但该材料在稳定性和寿命方面确实存在一些缺点。

这里的一个关键因素在于“陷阱”——钙钛矿晶体结构中的微小缺陷。这些陷阱会导致电子卡在材料内的微小缺陷和压痕中，从而阻止能量被利用。

更重要的是，虽然疏水阀会抑制电流流动，但由于电荷通过材料的非线性流动，它们也会随着时间的推移加速材料的降解。

为了解决这个问题，这项新研究背后的研究人员使用化学物质组合来减少这些缺陷的体积。代表们在声明中说，这包括氯化铷的应用，它“促进钙钛矿晶体更均匀的生长”，并降低了陷阱的密度。

另外两种化学物质——N，N-二甲基基碘化铵（DMOAI）和苯基氯化铵（PEACl），它们都是铵的有机盐——也被用于稳定两种类型的离子（碘化物和溴化物）并防止它们分离。研究指出，这有助于解决太阳能电池长期性能下降的问题。

“具有这些微小缺陷的太阳能电池就像切成碎片的蛋糕。通过多种策略的组合，我们把这个蛋糕重新组合在一起，让电荷更容易通过它，“研究的主要作者、伦敦大学学院材料发现研究所的博士生黄思明说。

在解决了陷阱问题后，研究人员发现他们的太阳能电池将 37.6% 的室内光转化为电能。研究人员说，这是在 1,000 勒克斯下实现的，相当于“光线充足的办公室”。

研究发现，长期耐用性也有所提高，太阳能电池在 100 天内保持了 92% 的性能。相比之下，未改变钙钛矿以消除缺陷的控制装置保留了其初始性能的 76%。

Jalebi表示，该团队正在与行业利益相关者进行讨论，以“探索钙钛矿太阳能电池的放大战略和商业部署”。

“钙钛矿太阳能电池的优势尤其在于成本低——它们使用地球上丰富的材料，只需要简单的加工。它们可以像报纸一样印刷，“贾莱比说。

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