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钙钛矿的潜力与困境,下一代太阳能电池的破局

文/陈根

与传统太阳能电池相比,钙钛矿在转换效率方面显示出巨大的潜力,因而作为下一代太阳能电池一持续被研究人员关注着。同时,尽管钙钛矿在效率上可能有很大的飞跃,但事实证明,保持电池的所有元素稳定和工作秩序依然是一项具有挑战性的任务。

近日,澳大利亚的科学家们偶然发现了解决其中一个关键原因的方法,即可以利用高强度光来避免通常困扰电池性能的变形。

在新研究中,研究人员重点研究了一种钙钛矿太阳能电池,这种钙钛矿太阳能电池利用了一类称为混合卤化物钙钛矿的材料,与此前的设计相比,它对水分,紫外线和高温具有更好的耐受性,并被誉为“范式转变”。但是混合卤化物钙钛矿也面临稳定性问题,经常遇到所谓的光诱导相分离。

当包括阳光在内的光线撞击细胞并使其精细排列的元素变形时,就会发生这种情况。这反过来又损害了电池吸收光的能力,从而也影响了其性能。

然而,在研究中,研究人员意外发现,当增加激发强度,离子晶格中的局部应变,这是分离的原始原因,人体高强度的光反而使它们融合在一起,完全避免了致命的变形。

这意味着,在正常的阳光充足的日子里,强度很低,以至于这些变形仍然是局部的。但是,如果找到一种方法将激发增加到某个阈值以上,例如使用太阳能浓缩器,则能够使分离消失。

这些发现的意义是显著的,这为用光强度控制局部卤化物离子组成的能力,并为在浓缩器和串联太阳能电池以及高功率发光器件和光存储器应用中,使用混合卤化物钙钛矿提供了机会。

其研究结果已发表在自然上。

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