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新一代太阳能科技成功度过尴尬期

2020-10-23 11:13:48 科界

虽然钙钛矿材料在过去的十年中发展迅速,但仍存在一些阻碍其广泛应用的问题——如:光诱导相分离。在这种情况下,光照会破坏卤化物钙钛矿中“精心配比”的元素组成,从而导致材料带隙失稳及光波干扰,影响电荷载体传导并降低器件效率。

《自然•材料》杂志当地时间10月19日报道,澳大利亚莫纳什大学、澳大利亚研究理事会(ARC)激子科学卓越中心和悉尼大学的研究人员发现了抑制光诱导相分离的方法:用高强度光抵消低强度光造成的破坏。借助这种方法,研究人员能够实现材料带隙的主动控制。

单一混合卤化物钙钛矿晶体的扫描共聚焦显微镜图片显示,发射光包括混合(绿色)和分离(红色)区域。荧光图像同时记录下了两个单独的波长区域。左图为540~570 nm处的荧光发射,右图为660~690 nm处的荧光发射。

金属卤化物钙钛矿是一类重要的有机-无机杂化材料。这类材料为高效太阳能光伏发电、光发射装置和快速X射线探测器的制造提供了廉价、灵活的选择。

墨尔本大学的Christopher Hall博士和莫纳什大学的Wenxin Mao博士无意中发现了这一方法。在悉尼大学Stefano Bernardi博士的协助下,Christopher等通过计算建模更好地理解了该方案。

Stefano解释说:“我们发现,当激发强度增加时,离子晶格中的局部应变(造成分离的根本原因)开始融合,然后局部形变就消失了。在一个正常的晴天,光照强度不高,这时局部形变依然存在。但如果你利用太阳能聚光器将激发波长提高到阈值以上,分离现象就消失了。”

这一发现对于太阳能电池意义重大——研究人员现在能够保证卤化物钙钛矿材料的元素组成不被破坏,使其在暴露于阳光下时也能保持稳定。

Christopher说:“很多研究人员尝试以抑制光诱导紊乱的方式来解决分离问题,比如说改变材料的组成或尺寸。我们展示的方法使材料在需要场合得以利用。作为太阳能电池,我们需要的正是让更多的光线聚焦于它。”

Wenxin Mao表示:“更令人兴奋的是,我们或许可以利用光快速切换带隙的能力,将钙钛矿应用于数据存储技术。”

目前相关基础性工作已经完成,下一步是将其应用于设备中。




责任编辑: 李颖

标签: 太阳能科技 钙钛矿材料

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