为氢燃料生产铺平道路！石墨涂层使钙钛矿太阳能电池防水

英国巴斯大学(University of Bath)的研究人员,将一种新型石墨涂层应用于钙钛矿太阳能电池,使其具有防水功能,希望未来能够用这种电池生产清洁的氢燃料。

目前,市场上常见的大多是硅制太阳能电池,价格贵且非常厚重,限制了使用范围。钙钛矿太阳能电池使用与氧化钛钙相同的3D结构材料,更薄,更便宜,很容易打印到表面。同时能在低光照条件下工作,产生比硅电池更高的电压。它的缺点是在水中工作时不稳定,这是巨大的发展障碍,对于直接用它们生产清洁的氢燃料会有所影响。

巴斯大学可持续化学技术中心的科学家和化学工程师,通过使用石墨防水涂层,解决这一问题。他们采用商用的导热石墨片和介孔碳支架,封装金属卤化物钙钛矿(CsPbBr3),作为高效廉价的太阳能电池防水方法。然后把涂层钙钛矿电池浸入水中,测试防水效果;并利用所收集的太阳能,将水分解成氢和氧。结果,在恒定的模拟太阳光照下,电流高于2 mA?cm?2,电势为1.23 VRHE的情况下,涂层电池在水下工作了30个小时,比之前的纪录多出10小时。此后,涂层与电池之间的胶合物失效。科学家们打算使用效果更强的胶合物,让电池在更长时间内保持稳定。

在此之前,曾有人用含铟合金,帮助太阳能电池防水,但铟是一种稀有金属,价格昂贵,开采过程不可持续。巴斯团队使用的是市售石墨,成本低廉,比铟更具有可持续性。钙钛矿太阳能电池技术,让人们在经济上更容易负担得起。研究人员试图将钙钛矿电池产生的电压,提高到电解水时所需达到的水平,并且无需额外的电源。为了解决这一挑战,研究小组正在尝试添加催化剂,减少驱动反应所需能量。