工程师们制造了一种很有前途的材料,这种材料足够稳定,可以用于太阳能电池

时间:2020-04-30 21:32 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

工程师们制造了一种很有前途的材料,这种材料足够稳定,可以用于太阳能电池

被称为卤化物钙钛矿的软而软的材料可以使太阳能电池的效率更高,成本更低,但它们太不稳定而不能使用。

普渡大学(Purdue university)领导的一个研究小组发现了一种方法,可以通过抑制离子运动(离子运动使钙钛矿迅速降解),从而使卤化物钙钛矿足够稳定,从而可以用于太阳能电池板和电子设备。

这一发现还意味着,卤化物钙钛矿可以堆叠在一起,形成异质结构,使设备可以执行更多的功能。

研究结果发表在4月29日出版的《自然》杂志上。其他合作大学包括上海理工大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校和美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室。

研究人员已经发现,实验室里用钙钛矿制成的太阳能电池的性能与市场上用硅制成的太阳能电池不相上下。钙钛矿甚至有可能比硅更有效,因为在把太阳能转化为电能时浪费的能源更少。

由于钙钛矿可以从溶液中加工成薄膜,就像印刷在纸上的墨水一样,因此与硅相比,钙钛矿的生产成本更低,产量也更高。

他说:“60年来,人们一直在共同努力,制造优良的硅器件。普渡大学化学工程助理教授乐天豆(lahe - teen dough,音译)说:“在钙钛矿上的共同努力可能只有10年,但它们已经和硅一样好了,但它们不会持久。”

钙钛矿是由一些组件组成的,工程师可以在纳米尺度上单独替换这些组件来调整材料的性能。在太阳能电池或集成电路中包含多个钙钛矿将允许设备执行不同的功能,但钙钛矿太不稳定,无法堆叠在一起。

窦的研究小组发现,在钙钛矿表面简单地添加一种叫做双硫苯乙胺的刚性大分子,就能稳定离子的运动,防止化学键轻易断裂。研究人员还证明,添加这种分子可以使钙钛矿足够稳定,与其他钙钛矿形成干净的原子连接,使它们能够堆叠和整合。

“如果一个工程师想把最好的部分关于钙钛矿与最好的部分钙钛矿B,一般是不可能发生的,因为钙钛矿会混合在一起,”布雷特说萨瓦(SAHV-oy),普渡大学的化学工程助理教授,进行了模拟实验显示在化学层面解释。

“在这种情况下,你真的可以在一种材料中充分利用A和B。这是完全闻所未闻的。”

这种大分子使钙钛矿即使加热到100摄氏度也能保持稳定。太阳能电池和电子设备需要50-80摄氏度的高温才能工作。

研究人员说,这些发现也意味着将钙钛矿植入电脑芯片是可能的。计算机芯片中的微小开关,称为晶体管,依靠微小的连接来控制电流。钙钛矿的一种模式可能使芯片比只有一种材料的情况下执行更多的功能。

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