钙钛矿一个更好的选择比此前认为的太阳能电池硅酮

硅,标准的半导体材料中使用主机applications-computer中央处理单元(cpu)、半导体芯片、探测器、和太阳能电池一个丰富的,天然材料。然而,它是昂贵的开采和净化。

Perovskites-a家庭材料绰号的晶体结构近年来显示非凡的承诺更昂贵,同样有效替代硅太阳能电池和探测器。郭Chunlei领导的一项研究,光学罗彻斯特大学的教授表明钙钛矿可能变得更高效。

研究人员通常在潮湿的实验室合成钙钛矿,然后应用材料玻璃衬底上的电影和探索各种应用程序

郭先生则提出一个小说,基于物理的方法。通过使用一个衬底的一层金属或金属和介质材料的交替层比玻璃和他的合著者发现他们可以增加钙钛矿的光转换效率250%。

他们的研究结果发表在自然光子学。

“无人来观察在钙钛矿,”郭说。“突然间,我们可以把一个金属平台在钙钛矿,彻底改变电子的相互作用在钙钛矿。因此,我们使用物理方法工程师互动。”

小说perovskite-metal组合创造了很多令人吃惊的物理的

金属可能是自然界中最简单的材料,但他们可以获得复杂的功能。郭实验室在这个方向上有着丰富的经验。实验室开创了一系列技术改造简单金属漆黑一片,superhydrophilic (water-attracting),或疏水性(防水)。增强的金属被用于太阳能吸收和水净化的最近的研究。

在这篇文章中,而不是呈现一种提高金属本身,郭实验室演示了如何使用金属加强pervoskites的效率。

“一块金属可以做一样的工作复杂化学工程湿实验室,”郭说,并补充说这项新的研究可能为未来的太阳能收集特别有用。”

在太阳能电池,从阳光需要相互作用和光子激发电子,使电子离开他们的原子的核和产生电流,郭先生解释说。理想情况下,太阳能电池材料,使用弱拉激发电子回到原子芯和停止电流。

郭的实验室证明,这样的重组可以大大避免通过结合钙钛矿材料与金属层或互层组成的超材料衬底的银,贵金属,氧化铝,介质。

电子重组的结果是显著减少通过“很多惊人的物理,”郭说。实际上,金属层作为一面镜子,创建反向图像的电子空穴对,削弱了电子重组的能力与漏洞。

实验室能够使用一个简单的探测器观察产生的光转换效率增加250%。

几个挑战之前必须解决钙钛矿成为实际应用中,特别是其降解速度相对较快的倾向。目前,研究人员正在加紧寻找新的,更稳定的钙钛矿材料。

“作为新的钙钛矿出现,我们可以使用基于物理方法来进一步提高他们的表现,”郭说。

参考:李KJ,魏R,王Y, et al。巨大的压制复合率的3 d卤化铅钙钛矿提升光电探测器的性能。Nat光子。2月16日在线发表2023:1-8。doi:10.1038 / s41566 - 022 - 01151 - 3

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