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新技术让研究人员绘制下一代太阳能电池的应变图

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人们可以很好地隐藏应变,而我们并不孤单。太阳能电池也有同样的天赋。对于太阳能电池来说,其微观晶体结构中的物理应变会中断其核心功能--将阳光转化为电能--实质上是“失去”热量。对于一种被称为卤化铅钙钛矿的新型太阳能电池来说,减少和控制这种损耗是提高效率和使钙钛矿与当今硅太阳能电池并驾齐驱的关键。

太阳能电池的应变图

为了了解太阳能电池中的应变是在什么情况下产生并触发能量损失科学家们必须想象出潜在的谷物结构太阳能电池中的钙钛矿晶体。但是最好的方法是用高能电子轰击太阳能电池,这样基本上烧了太阳能电池,使它变得无用。

来自华盛顿大学和荷兰FOM原子和分子物理研究所的研究人员开发了一种照亮卤化铅钙钛矿中应变的方法。太阳能电池不会伤害他们。他们的方法,公布在网上9月。10英寸焦耳,成功地对钙钛矿型太阳电池的晶粒结构进行了成像,表明微钙钛矿晶体间的取向失调是导致太阳电池内应变增强的主要原因。晶体取向失调会在晶粒结构中产生小规模的缺陷,从而中断太阳能电池内电子的传输,并通过一种称为非辐射复合的过程导致热损失。

“通过将我们的光学成像与fom开发的新电子探测器结合起来,我们实际上可以看到单个晶体是如何定向的,并在钙钛矿型太阳能电池中组装在一起,”UW化学教授、位于UW的清洁能源研究所首席科学家大卫·金格(David Ginger)说。我们可以证明,应变是由于晶粒取向而增加的,这是研究人员可以用来改进钙钛矿合成和制造工艺的信息,以实现具有最小应变的更好的太阳能电池--从而减少非辐射复合所造成的热损失。“

卤化铅钙钛矿是一种廉价的、可打印的晶体化合物,有望成为当今广泛使用的硅或砷化镓太阳能电池的低成本、适应性强、高效的替代品。但是即使是最好的钙钛矿太阳能电池也会在分散在电池上的微观位置失去一些电能,这会降低电池的效率。


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