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来自人类头发的碳点促进太阳能电池

时间：2021-06-07 16:00:09 来源：

QUT 的研究人员使用由布里斯班理发店的人发废料制成的碳点来制造一种“盔甲”，以提高尖端太阳能技术的性能。

在《材料化学杂志 A》上发表的一项研究中，由王红霞教授领导的研究人员与昆士兰理工大学材料科学中心的 Prashant Sonar 副教授合作表明，碳纳米点可用于提高钙钛矿太阳能电池的性能。

来自人类头发的碳点促进太阳能电池

钙钛矿太阳能电池是一种相对较新的光伏技术，被视为未来几年提供低成本、高效太阳能电力的最佳光伏候选者。事实证明，它们在功率转换效率方面与目前市售的单晶硅太阳能电池一样有效，但该领域研究人员面临的障碍是使该技术更便宜、更稳定。

与硅电池不同，它们由易于制造的化合物制成，并且由于它们很灵活，因此可用于太阳能服装、为您的设备在旅途中充电的背包，甚至可以用作独立电源的帐篷来源。

这是将人类头发衍生的碳点作为多功能材料进行的第二项主要研究。

去年，Prashant Sonar 副教授领导了一个包括材料科学研究中心研究员 Amandeep Singh Pannu 在内的研究小组，该小组通过分解头发然后在 240 摄氏度的温度下将头发碎屑转化为碳纳米点。在这项研究中，研究人员表明碳点可以变成可用于未来智能设备的柔性显示器。

在这项新研究中，Wang 教授的研究团队，包括 Ngoc Duy Pham 博士和 Pannu 先生，与 Prashant Sonar 教授的团队合作，出于好奇，在钙钛矿太阳能电池上使用了碳纳米点。王教授的团队此前曾发现纳米结构的碳材料可用于提高电池的性能。

在制造钙钛矿的过程中加入碳点溶液后，王教授的团队发现碳点形成波浪状钙钛矿层，钙钛矿晶体被碳点包围。

“它创造了一种保护层，一种盔甲，”王教授说。

“它可以保护钙钛矿材料免受潮湿或其他环境因素的影响，这些因素可能会对材料造成损害。”

研究发现，覆盖有碳点的钙钛矿太阳能电池比没有碳点的钙钛矿电池具有更高的功率转换效率和更大的稳定性。

王教授研究先进的太阳能电池大约 20 年，从大约十年前发明钙钛矿电池开始，主要目标是开发具有成本效益、稳定的光伏材料和器件，以帮助解决能源问题。世界。

“我们的最终目标是使太阳能发电更便宜、更容易获得、更持久，并使光伏设备重量更轻，因为目前的太阳能电池非常重，”王教授说。

“钙钛矿太阳能电池领域的一大挑战是解决设备的稳定性问题，使其能够运行 20 年或更长时间，以及开发适合大规模生产的制造方法。

“目前，所有报道的高性能钙钛矿太阳能电池都是在水分和氧气含量极低的受控环境中制造的，电池面积非常小，实际上无法商业化。

“为了使该技术具有商业可行性，需要克服以低成本制造高效、稳定、灵活的钙钛矿太阳能电池板的挑战。

“这只能通过深入了解大规模生产和工业兼容条件下的材料特性来实现。”

王教授对未来如何使用钙钛矿电池为航天器提供动力特别感兴趣。

国际空间站由四个太阳能电池阵列供电，可产生高达 120 千瓦的电力。但是当前空间 PV 技术的一个缺点是将它们运到那里的有效载荷的重量。

虽然钙钛矿会更轻，但研究人员面临的挑战之一是开发能够应对极端辐射和空间温度变化范围广泛的钙钛矿电池——从负 185 摄氏度到超过 150 摄氏度。

王教授说，解决方案可能需要十年时间，但研究人员正在继续在该领域获得更深入的见解。

目前，王教授的研究团队正在与QUT材料科学中心的Dmitri Golberg教授合作，以了解钙钛矿材料在电子束强辐射和剧烈温度变化等极端环境条件下的特性。

王教授说：“鉴于目前这项技术的改进程度，我非常乐观。”


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