離子液體及其製備的鈣鈦礦太陽能電池。西北工業大學供圖
中新網西安3月26日電 (記者 阿琳娜)記者26日從西北工業大學獲悉，科研團隊研究出以一種多功能的離子液體作為溶劑，來替代傳統的有毒有機溶劑製備鈣鈦礦光伏材料，該方法制備的材料具有穩定性高、製備工藝簡單等優勢。相關研究成果解決了傳統鈣鈦礦光伏材料製備過程中的世界性難題，實現了光伏領域的重大突破。
目前，全球以“光伏”為代表的可再生能源產業鏈駛入發展快車道。其中，鈣鈦礦光伏“功不可沒”，相比傳統太陽能電池板中使用的硅晶體，它不僅更便宜、更輕薄、可變型，同時成本也更低廉、更環保，在應用範圍上將產生顛覆性變革。因此，鈣鈦礦光伏材料的研究已成為各國科學家追逐的“熱點”。
科研人員在實驗室製備鈣鈦礦光伏材料。西北工業大學供圖
鈣鈦礦光伏材料的研究卻始終存在許多“痛點”。例如，以甲脒基鈣鈦礦為代表的鈣鈦礦光伏材料非常“敏感”，在空氣中極易發生相轉變，極大地制約了其量產。
中國科學院院士黃維團隊致力於鈣鈦礦光伏材料研究，通過原始創新，解決材料不穩定、光電轉化率不高、工藝製備複雜且污染性較高等“卡脖子”難題。在多年的探索中，團隊將研究的焦點集中在鈣鈦礦光伏材料的製備工藝上。
團隊研發的可摺疊柔性電子產品。西北工業大學供圖
據介紹，要解決製備工藝的問題，首先要尋找到一種環境友好、物理化學性質穩定、可調和的溶劑，離子液體溶劑便符合這些條件。將離子液體溶劑引入製備過程後，鈣鈦礦光伏材料的製備過程變得非常簡單，且整個過程完全可以在室温、空氣中和高濕度的環境下進行，通過這一工藝製備的鈣鈦礦材料穩定性和光電轉化率都大大增加。
“離子液體就像是草原上的‘牧羊犬’，在‘羊羣’，也就是鈣鈦礦的分子成分中起到了發號施令、排兵佈陣的作用，它穩定隊形後便無聲退出了。這個新隊形就是我們想要得到的鈣鈦礦電池的穩定性。”西北工業大學博士研究生晁凌鋒形象地解釋道。
這項研究成果實現了功能導向、擇優設計、綠色無毒、穩定高效的離子液體鈣鈦礦光伏製備技術，為鈣鈦礦太陽能電池的大規模生產利用創造了前提條件。
“未來，沙漠腹地、樓宇外牆、手機等都不再需要傳統電池，只需要一塊更低廉、更清潔，薄如紙張的鈣鈦礦太陽能電池就能夠滿足所需。同時，還可以應用在柔性可穿戴、航天器搭載等重要領域。”晁凌鋒説。(完)