華盛頓大學發現無毒的太陽能電池材料 - 工程師

華盛頓大學發現無毒的太陽能電池材料

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太陽能電池的崛起對於全球以替代能源獲取電力的興趣大有提升。然而，該技術的一個缺點是面板和電池本身是採用有毒和非環境友好的材料製成。

位於路易斯的華盛頓大學與美國能源部（DoE）合作，期望能夠尋找到無毒鈣鈦礦太陽能電池，以幫助太陽能產業解決這一問題。華盛頓大學的McKelvey工程學院團隊發現了一種結合鉀、鋇、碲、鉍和氧的新半導體材料，可替代用於的現今用於鈣鈦礦太陽能電池的含鉛半導體材料。

鈣鈦礦是具有晶體結構的複合材料，長期以來被視為薄膜的太陽能電池中的主要下一代材料。該材料具有許多優於矽的優點，包括更高的效率和更低的電池生產成本。然而，這些材料通常不像矽一樣穩定，這使得研究人員開始探索材料和設計的新選擇。

基本上，現有的鈣鈦礦穩定性不夠，可是其透過不斷進步的製造方法來增加其穩定性，更重要的是能夠找出一個無毒金屬材料，以淘汰鉛金屬的半導體材料，因為研究人員不希望解決一個能源問題，但是卻增加另一個環境問題。

研究人員發現的無鉛雙鈣鈦礦氧化物半導體是最初存在的30,000種潛在的鉍基氧化物之一；研究人員說，其中只有約25種是已知化合物。為了從這些化合物中找到可行的半導體，研究人員在美國能源部橡樹嶺國家實驗室中的超級電腦上使用的材料資訊和量子力學運算來尋找替代方案。

這種大海撈針的方式，是根據其提出的理論和運算來篩選各種材料，然後在透過創新的氣溶膠合成方法來製造太陽能電池。經過反覆的尋找，現在終於被它們找到了。

該團隊的工作可望開發出不含鉛材料的高效能鈣鈦礦電池，這種電池可以拓展至其他使用半導體的應用領域。如果一切順利，未來具備較長的壽命、更高效能、無毒、且低成本的太陽能電池於未來幾年就可以推出，進而改變現今太陽能產業的面貌。

雖然初步成果已經出來，但是研究人員仍舊計劃繼續努力尋找其他穩定，無毒的材料，更重要的這些材料也可用於製造具有氣溶膠方法的太陽能發電設備之上，以強化未來太陽能產業的發展。

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