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科學家發現被太空輻射摧殘後鈣鈦礦太陽能可100%恢復
澳洲研究發現﹐送上太空進行測試﹐然後質子輻射損壞的鈣鈦礦太陽能電池﹐只要經過熱真空中退火﹐就能100%恢復原始效率。太空環境遠比地球惡劣多了﹐寬溫度波動和太陽輻射都會讓太陽能電池受損﹐根據NASA先前的研究﹐鈣鈦礦太陽能電池是太空太陽能的潛力候選者之一。他們花10個月測試鈣鈦礦電池在國際太空站的表現﹐評估吸收劑對真空環境﹑極端溫度﹑輻射和光壓力源的抵抗力﹐發現鈣鈦礦太陽能10個月後還是「深黑色」。
鈣鈦礦太陽能也有製造成本低﹑轉換效率高優勢﹐這次澳洲雪梨大學團隊﹐則展開能否修復鈣鈦礦太陽能的研究。團隊首先使用熱變溫導納頻譜(Thermal Admittance Spectroscopy)跟深能級瞬態譜儀(deep-level transient spectroscopy)來研究太空近地軌道上的高能質子輻射﹐以及熱真空能否修復鈣鈦礦太陽能電池上的缺陷。
之前所有鈣鈦礦太陽能電池質子輻射研究都是在厚度超過1釐米﹑較重的電池基板上進行﹐團隊考量到功率重量比﹐採用0.175釐米超薄且輻射透明的藍寶石基板﹐團隊也在實驗室模擬在太空環境會受到的質子輻射。研究發現﹐可以加以設計鈣鈦礦電池的電洞傳輸材料(Hole Transport Material﹐HTM)﹐來提高抗輻射性。化學分析指出﹐基於LiTFSI溶劑工程製備高效鈣鈦礦太陽能電池﹐質子輻射會讓其中的氟擴散到光吸收層﹐導致電池逐漸退化﹐效率也會逐漸降低。
目前研究小組確定﹐不含Spiro-OMeTAD和LiTFSI的太陽能電池至少不會遭受氟擴散影響﹐並且質子輻射引起的分解也可以透過真空熱處理來逆轉。研究人員表示﹐團隊希望這項研究有助於開發太空應用的低成本輕型太陽能電池。
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