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通往無毒且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的道路
日期:2020-05-13   [復制鏈接]
責任編輯:wangke_jq 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
鹵化物鈣鈦礦材料對太陽能具有很高的效率,但這要付出一定的代價:最好的鈣鈦礦材料含有有毒的鉛,對環(huán)境構成危害。用無毒元素代替鉛是困難的,因為無鉛鈣鈦礦的穩(wěn)定性較低且效率較差?,F(xiàn)在,國際合作已經(jīng)設計出一種新型的鈣鈦礦雜化材料,其效率和穩(wěn)定性令人鼓舞。

其中最好的替代品之一就是錫。用錫代替鉛的鹵化鈣鈦礦應該顯示出優(yōu)異的光學性能,但在實際應用中,它們的效率一般,并且性能下降較快。而這種快速"老化"是它們的主要缺點。鈣鈦礦結構中的錫陽離子與環(huán)境中的氧反應速度非???,因此效率下降。

現(xiàn)在,由德國亥姆霍茲研究中心(HZB)的Antonio Abate和中國蘇州大學功能納米與軟材料研究所(FUNSOM)的Zhao-Kui Wang領導的國際合作取得了突破性進展,為鈣鈦礦太陽能電池開辟了一條長期穩(wěn)定性能的無毒太陽能電池之路。他們用錫代替了鉛,但通過在材料中插入有機基團,形成了二維結構,從而形成了所謂的二維Ruddlesden-Popper相。

"我們使用了苯乙基氯化銨(PEACl)作為鈣鈦礦的添加劑。然后我們進行了熱處理,同時PEACl分子遷移到過氧化物層中。第一作者李萌博士說:"這導致了垂直有序的二維過氧化物晶體的堆積,"第一作者Meng Li博士說。Meng Li是Abate小組的博士后,他組織了與中國合作伙伴的緊密合作。在上海同步輻射設施(SSRF),他們能夠準確分析出不同退火處理后的鈣鈦礦薄膜的形態(tài)和晶體特性。

這些無鉛鈣鈦礦太陽能電池在白天和黑暗條件下都能達到9.1%的效率和較高的穩(wěn)定性值。由于熱處理的結果,PEACl分子會在晶體過氧化物層之間積累,并形成一層屏障,防止錫陽離子氧化。"這項工作為更高效、更穩(wěn)定的無鉛過氧化物太陽能電池鋪平了道路。"Abate說。

論文標題為《Tin halide perovskite films made of highly oriented 2D crystals enable more efficient and stable lead-free perovskite solar cells》。

原標題:通往無毒且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的道路 
 
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來源:科技報告與資訊
 
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