为什么一个有前途的太阳能电池材料迅速降低?
佛罗里达州立大学的研究员解开错综复杂的物质,世界各地的科学家正在试图操纵建立更好的太阳能电池。
化学助理教授Lea Nienhaus发表了一项新的研究与阿贡国家实验室合作,研究这种材料会发生什么-称为金属卤化物钙钛矿面临的现实条件与原始条件化学实验室。
他们发现,强调金属卤化物钙钛矿与光和电场可以创建改变材料的基本性质和扭曲的晶格结构对保持这种材料稳定是至关重要的。
“所有这一切都可以追溯到建筑更好的太阳能电池,“Nienhaus说。“我们需要更好的理解发生了什么这种材料时受到连续照明太阳能电池的方式如果在使用。”
工作是在ACS能源信件。
太阳能技术在美国有了惊人的增长在过去的二十年里。据美国能源部,该国太阳能能力已从今天.34千瓦到2008年的97.2兆瓦。
但是世界各地的科学家和工程师们仍在努力创造更好和更有效的材料来提高太阳能技术,使它们更便宜、更持久。
金属卤化物钙钛矿被认为是最有前途的材料对太阳能技术的国家之一。卤化铅钙钛矿晶体结构基于一个带正电的铅离子称为阳离子,有机和/或无机阳离子和带负电荷的卤化物离子。Nienhaus和其他人操纵这些结构创建的电影,将太阳能电池的基础。
第一个钙钛矿开发太阳能电池2006年电力转换效率为3%,但最近发达国家25%甚至更高。
效率的快速增长是有前途的,但仍有缺点时这种材料商业可行性,包括事实迅速降解。
而Nienhaus的实验室都集中在提高太阳能电池的方法,她和她的一些学生开始追求方面研究项目集中在为什么卤化物钙钛矿电影在操作条件下迅速降低。
在他们的研究中,Nienhaus和她的合作者使用一种名为扫描隧道显微技术,允许他们研究表面特性和电子在纳米尺度金属卤化物钙钛矿的性质。通过添加一个照明源系统,他们可以监视在现实条件下的材料如何改变。
研究人员还使用了两个synchrotron-based技术可用在阿贡国家实验室先进光子源与观察到的光学变化在金属卤化物钙钛矿结构的电影。
“如果我们能确定地区的结构性变化的起源退化,那么我们可以开始缓解策略,理想情况下帮助我们建立一个更好的金属卤化物钙钛矿薄膜太阳能电池,因此,“Nienhaus说。
参考:Wieghold年代,应付他们,穆勒G, et al。强调卤化物钙钛矿与光和电场。ACS能源列托人。6月3日在线发表2022:2211 - 2218。doi:10.1021 / acsenergylett.2c00866
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