下一代太阳能电池的缺陷可以用光治愈。

下一代太阳能电池的缺陷可以用光治愈。

研究表明,缺陷的分子结构中–钙钛矿材料可以革命性的太阳能电池产业–可以“暴露在光和湿度适量的治愈”。

研究人员展示了2016在钙钛矿晶体结构缺陷可以通过将它们暴露于光医治国际队,但影响是暂时的。SMT贴片加工

现在,扩大队伍,从剑桥、麻省理工、牛津、浴和代尔夫特,表明这些缺陷可以永久治愈,从而进一步加快发展便宜,太阳能电池,硅效率高效钙钛矿的对手。他们的研究结果发表在《细胞》出版社出版的焦耳期刊创刊号上。

现在市场上的大多数太阳能电池都是硅基的,但是由于它们价格昂贵,而且能源密集,所以研究人员一直在寻找太阳能电池和其他光伏材料的替代材料。钙钛矿也许是最有前途的替代品:他们是廉价和容易产生,并在短短几年的发展,已经为阳光转换成电力的钙钛矿型氧化物硅一样有效。

尽管钙钛矿的潜力,一些局限性阻碍了他们的效率和一致性。微小缺陷的钙钛矿晶体结构中,称为陷阱,可以使电子获得“卡”在他们的能源可以利用。电子在太阳能电池材料中移动越容易,材料在将光子、光粒子转换成电的效率就越高。

“在钙钛矿太阳能电池和发光二极管,你倾向于通过缺陷失去很多效率,博士说:”Sam Stranks,谁领导了这项研究,他在麻省理工学院和剑桥联合Marie Curie研究员。“我们想知道缺陷的起源,我们可以消除它们,使材料更有效。”

在2016的论文中,斯特兰克斯和他的同事们发现,当材料暴露于光照、碘离子–原子剥离电子,他们携带的电荷–迁移远离照明区域,并在这一过程中卷走了大部分的缺陷在那一地区,随着他们。然而,这些效应虽然是有希望的,但却是暂时的,因为当光被移除时,离子迁移回到相似的位置。

在这项新的研究中,研究小组制造了一种基于钙钛矿的设备,使用可伸缩的滚滚工艺兼容印刷,但在设备完成之前,他们将它暴露在光、氧和湿度下。钙钛矿经常开始降低暴露在潮湿,但研究小组发现,当湿度水平分别为40和50%之间,和曝光被限制在30分钟,没有发生降解。一旦暴露完成,剩下的层沉积完成设备。

当光被应用时,电子与氧结合,形成一个超氧化物,它能非常有效地结合电子陷阱,阻止这些陷阱阻碍电子。在伴随的水的存在下,钙钛矿表面也被转换成一个保护壳。包壳移除陷阱从表面而且在超锁,这意味着在材料的性能改进是现在长寿。

“这是反直觉的,但应用湿度和光照使钙钛矿太阳能电池的发光,如果你想要高效的太阳能电池,这是极为重要的一个属性,”斯特兰克斯说,谁现在是总部在剑桥的卡文迪许实验室。“我们已经看到发光效率从百分之一提高到89%,我们认为我们可以一路达到100%,这意味着我们不会有电压损失——但仍有许多工作要做。”

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