2021年1月15日
中国和瑞典的科学家已经确定,一撮辣椒素,这种化学物质复合,让辣椒辣刺痛,可能是一个秘密成分更稳定和高效钙钛矿太阳能电池。
这项研究发表在《华尔街日报》1月13日焦耳,确定撒辣椒素的前体methylammonium三碘化铅(MAPbI3)钙钛矿在制造过程中导致更大量的电子(而不是空占位符)当前在半导体的表面进行。
除了导致多晶MAPbI3太阳能电池与迄今为止最有效的电荷传输。
“未来,绿色和可持续与森林有关的生物材料添加剂技术将是一个明确的趋势无毒无铅钙钛矿材料,”亚博网站下载保Qinye说,这项研究的资深作者从华东师范大学。“我们希望这将最终产生一个完全绿色钙钛矿为清洁能源太阳能电池。”
虽然金属卤化物钙钛矿半导体代表承诺为最先进的太阳能电池组件技术,他们饱受非辐射的复合,一个不受欢迎的电子能级的过程,降低了效率,加剧了热量损失。
鲍和他的同事找到了一个自然、与森林有关的、便宜的添加剂来克服这个限制,提高太阳能电池的性能。
“考虑到电气、化学、光学和辣椒素的稳定特性,我们初步发现这将是一个有前途的候选人,”宝说。
保测试辣椒素的能力,和同事添加0.1 wt %的化合物(最优浓度决定)MAPbI3钙钛矿的前兆,他们用来制造太阳能电池。接下来,研究人员进行了一系列技术,包括紫外线光电子能谱、x射线光电子能谱和时间分辨光致发光来确定辣椒素添加剂影响太阳能电池的性能。
他们发现,虽然控制设备显示功率转换效率仅为19.1%,设备含有辣椒素的效率21.88%——几乎高达创纪录的21.93%效率的单晶MAPbI3设备。
增强太阳能电池还显示改进的稳定,维持90%以上的初始效率800小时后存储在环境空气。
鲍和他的同事们还发现辣椒素大大减少钙钛矿电影的缺陷密度,电子密度增加一个数量级,提高电荷传输。
此外,他们观察到一个较小的泄漏电流包含辣椒化合物太阳能电池,这表明它成功地抑制非辐射的复合。
辣椒素使这些改进将钙钛矿材料的表面能量,p型半导体层之间创建一个接口,它包含更多的“洞”缺电子电子,电子和n型半导体层,含有超过“漏洞”。
这个接口促进电荷传输和抑制效率的损失中观察到传统的钙钛矿半导体。
虽然辣椒素可能提供一个低成本、广泛使用添加剂比例增大的未来发展,高效钙钛矿太阳能电池,鲍和他的同事注意到,进一步的研究需要调查对无毒化合物的影响,无铅钙钛矿等无机钙钛矿和双钙钛矿。
此外,材料的稳定必须进一步磨练才会准备商业应用。
“我们将进一步关注自然与森林有关的生物材料添加剂的化学结构之间的关系,他们的交互与光敏材料,和相应的光电性能,”亚博网站下载宝说。“我们希望产生新知识的价值进一步提高钙钛矿太阳能电池的能量转化效率和稳定。”
这项工作是由美国国家科学基金会支持中国基础研究基金为中央大学、上海新星,华东师范亚博老虎机网登录大学多功能平台创新,瑞典政府战略研究领域在林雪平大学功能材料材料科学国家重点研究和发展项目的中国,和中国的国家自然科学基金。亚博网站下载
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