这一发现为高性能太阳能电池的合成和加工提供了线索
立即发布
卤化物钙钛矿太阳能电池有望成为下一代太阳能电池技术，但尽管研究人员已经开发出改善其材料特性的技术，但没有人了解这些技术为何会起作用。新的研究揭示了这些工程解决方案背后的科学原理，并为开发更高效的卤化物钙钛矿太阳能电池铺平了道路。
“这是关于材料设计的，”北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程副教授、一篇关于这项工作的论文的共同通讯作者Aram Amassian说。
“如果你想有意地设计卤化物钙钛矿太阳能电池，使其具有你想要的特性，你不仅要了解材料在不同条件下的行为，还要了解其原因，”Amassian说。“这项工作让我们对这类材料有了更全面的了解，这种了解将照亮我们的工作向前发展。”
卤化物钙酸盐基本上是盐，具有正极和带负电的组分，聚集在一起形成中性化合物。它们具有几种特性，使其理想地制造高效太阳能电池。它们可以将它们溶解在液体中，然后在低温下形成高质量的晶体，从而从制造角度吸引。此外，它们易于修复，可以耐受材料中的缺陷，而不看到其半导体性能的大滴。
一个国际研究小组研究了卤化物钙钛矿太阳能电池的合成和加工的关键现象。它涉及到这样一个事实:在混合卤化物钙钛矿化合物的合成过程中加入铯和铷，使生成的太阳能电池在化学上更加均匀——这是我们所希望的，因为这使得材料在整个电池中的特性更加均匀。但直到现在，没人知道原因。
为了研究这个问题，研究人员使用了时间分辨的x射线诊断法来捕捉和跟踪在整个合成过程中形成的晶体化合物的变化。测量是在康奈尔高能同步加速器上进行的。
“这些研究对于确定钙钛矿基太阳能电池进入市场的下一步至关重要，”该论文的共同通讯作者、阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)材料科学与工程副教授斯特凡·德·沃尔夫(Stefaan De Wolf)说。
Amassian说:“我们发现，一些前体或成分想形成几种化合物，而不是我们想要的那种，这可能会不规则地在材料中聚集关键元素。”“这是我们以前不知道的。
“我们还发现，在这一过程中引入铯和铷，同时有效地抑制了其他化合物的形成，促进了所需的均相卤化物钙钛矿化合物的形成，这种化合物被用于制造高性能太阳能电池。”
下一步的工作包括将这些经验从实验室的旋转涂层转化为大面积的制造平台，这将使钙钛矿太阳能电池的高通量制造成为可能。
纸”,多阳离子协同抑制混合卤化物钙钛矿的相偏析，“发表在期刊上焦耳。本文的第一作者是NC州的研究科学家Hoang Dang。本文由NC国家的博士后研究员Masoud Ghasemi共同撰写;Kai Wang，Ming-Chung Tang，Michele de Bastiani，Emilie Dauzon和Kaust的Dounya Barritt;澳大利亚国立大学君鹏;和detlef-m。康奈尔大学的微笑。该工作是以k伯签和国家科学基金会的支持，根据拨款1332208和1542015。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
“多阳离子协同作用抑制了混合卤化物钙质的相位偏析”
作者Hoang X. Dang, Masoud Ghasemi和Aram Amassian，北卡罗莱纳州立大学;Wang Kai, Ming-Chung Tang, Michele De Bastiani, Emilie Dauzon, Dounya Barritt and Stefaan De Wolf, Abdullah King University of Science and Technology;彭军，澳大利亚国立大学;Detlef-M。Smilgies,康奈尔大学
发表2019年6月6日焦耳
DOI: 10.1016 / j.joule.2019.05.016
文摘:已经证明了混合铅卤化铅钙钛矿太阳能电池从加入CS时受益匪浅+和rb.+，但尚未理解其根本原因。这种阻碍了进一步改进，加工方法很大程度上是经验的。我们通过跟踪原位前体的凝固并将不同结晶相的演变与CS存在的存在来解决挑战+和rb.+。在他们缺席中，钙钛矿薄膜本质上是不稳定的，分离成Mai-和Fabr的阶段。添加CS.+或rb.+显示改变钙钛矿薄膜的凝固过程。最佳添加两个CS+和rb.+抑制相偏析并促进所需相的自发性形成。我们建议协同效应是由于CS的集体益处+和rb.+研究了钙钛矿相的形成动力学和卤化物在薄膜中的分布。
- 类别:
