钙钛矿太阳能电池的重大突破

样品全无机钙钛矿太阳能电池

根据莱斯大学的科学家们的说法,一个全无机钙钛矿太阳能电池样品是迈向商业应用的一步。他们发现了一种淬灭铯-碘化铅太阳能电池缺陷的方法,这使他们能够保持材料的带隙,这是太阳能电池效率的一个关键特性。信贷:杰夫菲特洛/赖斯大学

赖斯大学材料科学家使用无机成分来限制缺陷,保留效率。

莱斯大学的科学家们相信,他们已经克服了钙钛矿太阳能电池成为主流应用的主要障碍。

贾亮,莱斯大学

赖斯大学博士后研究员贾良持有所有无机材料开发的蠕动太阳能电池。通过消除有机组分控制细胞中的缺陷使它们更加坚固,同时保持其功率转换效率。信贷:杰夫菲特洛/赖斯大学

通过战略的使用元素铟取代在钙钛矿的一些领先,水稻材料科学家6月卢布朗和他的同事在工程学院说他们能更好地工程师cesium-lead-iodide太阳能电池的缺陷,影响化合物的带隙,太阳能电池效率的一个关键属性。

此外,该实验室的新配方电池可以在户外制造,可以持续几个月而不是几天,太阳能转换效率略高于12%。

水稻团队的结果出版了先进材料昨天,2019年11月4日。

Perovskites是具有立方体晶格的晶体,已知是有效的光收割机,但材料倾向于通过光,湿度和热量强调。

娄说,不是水稻佩洛夫斯基斯。

“从我们的角度来看,这是一个新的东西,我认为它代表着一个重要的突破,”他说。“这与传统的普罗夫斯克斯人民一直在谈论10年来的,这是一个无机 - 有机杂种,给你到目前为止历史最高的效率,约为25%。但是那种材料的问题是它的不稳定。

“工程师们正在开发覆盖层和其他东西来保护这些珍贵的、敏感的材料不受环境影响,”娄说。“但对本质上不稳定的材料本身很难做出改变。这就是为什么我们开始做一些不同的事情。”

全无机钙钛矿太阳能电池的电子显微镜横截面

这张电子显微镜图像显示了莱斯大学开发的全无机钙钛矿太阳能电池的横截面。从顶部开始,这些层是碳电极、钙钛矿、氧化钛、掺杂氟的氧化锡和玻璃。比例尺等于500纳米。信贷:娄集团/赖斯大学

赖斯博士后研究员、首席作者贾亮和他的团队建造并测试了无机铯、铅和碘的钙钛矿太阳能电池,正是这些电池往往会由于缺陷而迅速失效。但是通过加入溴和铟,研究人员能够消除材料中的缺陷,将效率提高到12%以上,电压提高到1.20伏。

作为奖励,物质被证明是特别稳定的。在环境条件下制备细胞,突出到休斯顿的高湿度,并且包封的细胞在空气中保持稳定超过两个月,远远超过普通铯 - 碘化碘细胞持续的几天。

示意图全无机钙钛矿太阳能电池

示意图显示了由赖斯大学材料科学家开发的全无机钙钛矿太阳能电池。信贷:娄集团/赖斯大学

“这种材料的最高效率可能为约20%,如果我们可以到达那里,这可以是商业产品,”梁说。“它具有基于硅的太阳能电池的优势,因为合成非常便宜,它是基于溶液和易于扩展的。基本上,你只是将它涂抹在基板上,让它变得干燥,你有太阳能电池。“

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参考文献:“缺陷 - 工程 - 支持高效的高效普罗瓦特太阳能电池”由嘉良,萧汉,吉辉杨,博义张,齐义方,景张,清艾,梅雷迪思,天使A.Martí和Jun Lou,2019年11月4日,先进材料
DOI:10.1002 / ADMA.201903448

论文共同作者为西北工业大学韩晓;复旦大学学报(自然科学版);赖斯研究生张博宇,方奇一,Meredith Ogle,博士后研究员张静,访问学者艾青,研究专家Tanguy Terlier和Angel Martí,化学副教授,生物工程和材料科学与纳米工程。yabovip2021卢是材料科学和纳米工程以及化学教授。yabovip2021

彼得M.和Ruth L. Nicholas博士后奖学金在纳米技术,Welch基金会,中国奖学金委员会和国家科学基金会的研究中得到了研究。

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