研究人員在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)有了新發(fā)現(xiàn)！這一次，科學(xué)家們對(duì)鈣鈦礦感興趣，這種礦物最初被認(rèn)為是由鈣、鈦和氧組成的晶體，但現(xiàn)在指的是具有相同晶體結(jié)構(gòu)的其他金屬成分。近幾年來(lái)，鈣鈦礦因其能將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能而廣受歡迎。現(xiàn)在，ORNL的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用這種材料設(shè)計(jì)零件的新方法，包括增材制造。值得注意的是，他們正在研究如何將3D打印和鈣鈦礦結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)新一代太陽(yáng)能電池。

  我們會(huì)很快看到3D打印太陽(yáng)能電池嗎？

 

得益于其不同的生產(chǎn)方法，該研究背后的團(tuán)隊(duì)相信，它可以制造出更高效、更耐用的光伏器件，有助于引領(lǐng)通向更清潔、更可靠的電源的道路。隨著全球變暖的威脅在全世界變得越來(lái)越明顯，這是一個(gè)重要的考慮因素。值得注意的是，該研究的合著者奧爾加·奧徹尼克娃談到了使用增材制造的好處，他評(píng)論道:“我們可以使用3D打印來(lái)制造可穿戴設(shè)備，將它們放在汽車頂部，真正普及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的使用。你可以把它們放在任何地方。”奧爾加·奧徹尼克娃認(rèn)為，未來(lái)3D技術(shù)在這一領(lǐng)域發(fā)揮重要作用并不令人驚訝。

 

為什么是鈣鈦礦？

 

雖然3D打印近年來(lái)經(jīng)常在ORNL使用，但問(wèn)題是為什么要用AM和perovskites呢？如前所述，研究人員研究這種材料的主要原因之一是它的轉(zhuǎn)換效率。目前，標(biāo)準(zhǔn)的多晶硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)達(dá)到約23%的峰值轉(zhuǎn)換效率，而鈣鈦礦似乎可以超過(guò)這一水平。雖然研究人員沒(méi)有提到轉(zhuǎn)換率可能是多少，但他們指出，研究表明，這種材料已經(jīng)顯示出了它們的潛力"未開(kāi)發(fā)的光能資源."

 

我們會(huì)很快看到3D打印太陽(yáng)能電池嗎？

 

此外，鈣鈦礦也是一種對(duì)研究人員有吸引力的材料，因?yàn)樗闹亓枯p，柔韌性好，價(jià)格低廉。由于這些特性，有可能設(shè)計(jì)出可以覆蓋任何類型表面的薄膜。在這種情況下，很明顯，添加制造可以提供很大的好處，特別是由于它能夠制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件。

 

然而，目前，一些限制并不允許鈣鈦礦的充分民主化。與硅相比，這種礦物降解得更快，這使得它不太耐用。這是現(xiàn)在ORNL科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)。奧徹尼克娃總結(jié)道，“現(xiàn)在我們更好地理解了一些基礎(chǔ)物理學(xué)，我們正在研究如何設(shè)計(jì)和改進(jìn)這些材料，以增強(qiáng)它們的光伏效應(yīng)。我們可以考慮下一個(gè)層面。”