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鈣鈦礦太陽能電池研究獲得新突破
日期:2015-05-14
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用高能成像技術(shù),研究人員識(shí)別出來鈣鈦礦膜中顯示充電過程的缺陷,這些缺陷進(jìn)而限制太陽能電池設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率。鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率目前在20%左右,而硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率約為25%。
為了研究半導(dǎo)體技術(shù),研究團(tuán)隊(duì)與清潔能源研究所聯(lián)合,采用生物學(xué)中廣泛使用的共焦光學(xué)顯微技術(shù)。研究人員將熒光照片與電子顯微照片結(jié)合,識(shí)別出了鈣鈦礦中晶體結(jié)構(gòu)的邊界處的“黑暗”或性能不佳的區(qū)域。他們同時(shí)觀察到通過一種簡單的化學(xué)處理可以將很多這種低效區(qū)域“激活”。
華盛頓研究基金會(huì)基礎(chǔ)學(xué)者、Alvin L.和Verla R. Kwiram特聘化學(xué)教授Ginger說,圖像提供了一些激動(dòng)人心的結(jié)果,可以證明材料的效率、穩(wěn)定性和均一性。
“令人驚奇的是,結(jié)果顯示即使是被稱為目前最好或者最高效的鈣鈦礦膜,與它們被認(rèn)為應(yīng)該達(dá)到的性能相比也是‘糟糕’的。這給將來尋求改進(jìn)材料的研究人員提供了一個(gè)明確的目標(biāo)。”
Ginger繼續(xù)說,華盛頓大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的成像技術(shù)可以輕松定位鈣鈦礦材料中未暴露的缺陷以及可以通過化學(xué)改性得到性能提升的相應(yīng)區(qū)域。
根據(jù)一個(gè)清潔能源研究所的研究生同事deQuilettes的說法,全世界范圍內(nèi)有很多實(shí)驗(yàn)室目前正在關(guān)注鈣鈦礦半導(dǎo)體的性能。然而,發(fā)展對(duì)于怎樣連續(xù)生產(chǎn)一種穩(wěn)定、亮度均一且不用以降低性能為代價(jià)提高防潮性能的認(rèn)識(shí),還需要很多研究工作。
華盛頓大學(xué)的研究提供了不同的方法策略性地決定提高材料性能、擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍至高性能LED甚至激光的方法。
“我們中有太多人正在關(guān)注鈣鈦礦,希望這項(xiàng)技術(shù)將來會(huì)提供一些新的方向,引導(dǎo)我們?nèi)ツ軌騼?yōu)化材料的能量捕獲和發(fā)射潛力的地方。”deQuilettes說。
牛津大學(xué)的Samuel D. Stranks,Giles E. Eperon和Henry J. Snaith,以及華盛頓大學(xué)的Sarah M. Vorpahl,Hirokazu Nagaoka和Mark E. Ziffer是這項(xiàng)研究的共同作者。
這項(xiàng)研究由華盛頓州通過華盛頓大學(xué)清潔能源研究所資助。
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