2022-06-19
 
化学家寻找有前途的太阳能电池材料快速降解的原因
2022年06月19日   阅读量:157

佛罗里达州立大学的一名研究人员正在解开一种材料的复杂性,全世界的科学家正试图利用这种材料来制造更好的太阳能电池。

化学助理教授LeaNienhaus与Argonne国家实验室合作发表了一项新的研究,研究这种材料鈥攃称为卤化物钙钛矿鈥攆aces真实世界的条件,而不是化学实验室的原始条件。

他们发现,用光和电场对卤化物钙钛矿施加应力可以改变材料的基本性质,并扭曲晶格结构,这对保持材料稳定至关重要。

尼豪斯说:“所有这一切都要回到建造更好的太阳能电池上来。”。“我们需要更好地了解这种材料在受到连续照明时会发生什么,就像使用太阳能电池一样。”

这项工作在ACS能源信件中列出。

过去二十年来,太阳能发电技术在美国取得了巨大的发展。据美国能源部称,该国的太阳能发电能力已从。2008年为34千兆瓦,今天为97.2千兆瓦。

但世界各地的科学家和工程师仍在努力创造更好、更高效的材料,以改进太阳能技术,使其更便宜、寿命更长。

卤化物钙钛矿被认为是最有前途的太阳能材料之一。卤化铅钙钛矿具有基于被称为阳离子的带正电铅离子、有机和/或无机阳离子和带负电卤化物阴离子的晶体结构。尼豪斯(Nienhaus)和其他人操纵这些结构来制作薄膜,作为太阳能电池的基础。

第一块钙钛矿太阳能电池于2006年开发,其功率转换效率为3%,但最近开发的电池的功率转换效率为25%甚至更高。

效率的快速提高是有希望的,但这种材料在商业可行性方面仍然存在缺点,包括其降解速度很快。

虽然Nienhaus的实验室一直专注于改进太阳能电池的方法,但她和她的一些学生开始进行一项辅助研究项目,重点是为什么卤化物钙钛矿薄膜在工作条件下降解得如此之快。

在他们的研究中,Nienhaus和她的合作者使用了一种称为扫描隧道显微镜的技术,这使他们能够在纳米尺度上研究卤化物钙钛矿的表面特征和电子特性。通过向系统中添加照明源,他们可以监控材质在真实条件下的变化。

研究人员还利用阿贡国家实验室先进光子源的两种同步加速器技术,将观测到的光学变化与卤化物钙钛矿薄膜内的结构变化关联起来。

Nienhaus说:“如果我们能够找出导致退化的结构变化区域,那么我们就可以开始制定缓解策略,理想情况下,这将有助于我们构建更好的卤化物钙钛矿薄膜,从而构建太阳能电池。”。

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