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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,世界各地的科学家正试图操纵这种材料来制造更好的太阳能电池。


化学助理教授 Lea Nienhaus 与阿贡国家实验室合作发表了一项新研究,研究了这种称为卤化物钙钛矿的材料,面对现实世界条件而不是化学实验室的原始条件时会发生什么。


他们发现,用光和电场对卤化物钙钛矿施加压力会改变材料的基本特性,并扭曲对保持这种材料稳定至关重要的晶格结构。



所有这些都可以追溯到建造更好的太阳能电池,需要更好地了解这种材料在受到连续照明时会发生什么,就像太阳能电池在使用时一样。


这项工作在ACS 能源快报中进行了阐述。


在过去的二十年里,太阳能技术在美国取得了巨大的发展。根据美国能源部的数据,该国的太阳能容量已从 2008 年的 0.34 吉瓦增长到今天的 97.2 吉瓦。



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,使它们更便宜、更耐用。


卤化物钙钛矿被认为是最有前途的太阳能技术材料之一。卤化铅钙钛矿具有基于称为阳离子的带正电的铅离子、有机或无机阳离子和带负电的卤化物阴离子的晶体结构。Nienhaus 和其他人已经操纵这些结构来制造将成为太阳能电池基础的薄膜。


第一个钙钛矿太阳能电池于 2006 年开发,具有 3% 的功率转换效率,但最近开发的已达到 25% 甚至更高。


效率的快速提高是有希望的,但在商业可行性方面,这种材料仍然存在缺陷,包括它会迅速降解。


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个副研究项目,该项目的重点是为什么卤化物钙钛矿薄膜在操作条件下会如此迅速地降解。


在他们的研究中,使用了一种称为扫描隧道显微镜的技术,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。通过在系统中添加照明源,他们可以监控材料在现实条件下的变化情况。


研究人员还使用了阿贡国家实验室高级光子源提供的两种基于同步加速器的技术,将观察到的光学变化与卤化物钙钛矿薄膜内的结构变化联系起来。


注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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