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            湖南省長沙市中南大學資源循環研究院

          新型鈍化劑可提升鈣鈦礦電池穩定性

          來源:  發布時間:2024年02月29日 作者:

          某團隊研究發現,利用強π共軛型路易斯堿鈍化劑,重度鈍化鈣鈦礦電池表面,有助于鈣鈦礦電池器件的長久穩定運行。相關研究成果近日在線發表于《焦耳》期刊。

          研究人員介紹,完整的鈣鈦礦分子擁有八面體晶格結構。但在制備鈣鈦礦電池過程中,鈣鈦礦分子經常發生離子的缺失,這種情況被稱為缺陷。目前克服缺陷的方法是鈍化,即利用鈍化劑把缺失的部位補上,或讓缺失更難形成。

          事實上,鈣鈦礦電池表面的缺陷數量,會隨著電池運行時間的延長逐漸增加。比如,將鈣鈦礦電池放在太陽光下照射,某些離子可能會產生遷移。 

           

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          “目前,鈍化劑濃度通常針對新制備的鈣鈦礦電池器件而設計。為了盡可能不損傷電池,鈍化劑濃度通常很低。但初始低濃度的鈍化劑無法持續鈍化越來越多的新缺陷?!毖芯咳藛T說,原則上,如果起初使用高濃度鈍化劑,或許可以對新缺陷進行鈍化。但這一方法至今尚未成功,因為高濃度鈍化劑容易對器件性能產生負面影響。

          針對鈣鈦礦電池制備過程中這一關鍵問題,該實驗室提出新的解決方案。研究團隊在使用一系列分子作為電池鈍化劑的測試實驗中,發現電池對其中一類分子的濃度“不敏感”:具有最強π共軛的三聯吡啶分子。

           

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          研究團隊將這類分子作為鈍化劑,并把分子的濃度提高到常規濃度的20倍。利用理論計算模擬、掠入射X射線衍射等驗證手段,研究團隊發現,即使在高濃度情況下,這類分子也可以有序堆砌在鈣鈦礦電池表面,對鈣鈦礦分子的晶格破壞小,且其堆砌的方向,有利于界面電荷的提取和傳輸。

          “三聯吡啶分子這種獨特的特性,能在不降低電池器件性能的情況下,對鈣鈦礦電池進行高濃度鈍化,從而大大提高鈍化效果的耐久性?!毖芯咳藛T介紹。

          實驗數據顯示,經過三聯吡啶分子鈍化的鈣鈦礦電池表面器件,光電轉換效率高達25.24%,在太陽光照下運行2664小時后仍保持90%的初始效率,具備出色的器件穩定性。 

           

           

           

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