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Allbet官网(www.aLLbet8.vip):新型通用钙钛矿吸收剂可以提高太阳能电池的转换效率和电池寿命

admin2022-09-176

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串联太阳能电池(TSCs)是一种基于不同带隙半导体的p-n结堆栈,是一种很有前景的能源解决方案,有助于减少碳排放。钙钛矿是地球上储量丰富的材料,具有可调谐带隙、高载流子迁移率、优越的光电性能和较长的载流子扩散长度,对于创建用于大规模实现的低成本和高功率效率的TSCs尤其有价值。


为了制造高效的全钙钛矿TSCs,工程师们需要能够通过结晶过程生长高质量和均匀的钙钛矿吸收剂。吸收器是太阳能电池内部的半导体层,它吸收光子(即光粒子)并激发电子从阳光中产生光电流。然而,到目前为止,还缺乏一种通用的、有效的制备TSCs钙钛矿吸收剂的方法。

东吴大学和四川大学的研究人员最近设计了一种新的策略,用微米尺度的颗粒来制造高质量的钙钛矿吸收剂,并延长载体寿命。发表在《自然能源》杂志上的一篇论文介绍了这种策略,它基于近空间退火(CSA)工艺,这是一种基于热量的技术,可以用来改变材料的化学性质。


可控结晶在高质量钙钛矿的形成中起着至关重要的作用,王昌磊和他的同事在他们的论文中写道:在这里,我们报告了一种通用的CSA策略,可以增加低禁带(low-Eg)和宽禁带(wide-Eg)钙钛矿薄膜的晶粒尺寸,提高结晶度和延长载流子寿命。


值得注意的是,由Wang和他的同事设计的CSA策略是通用的,因为它可以应用于各种能带隙的钙钛矿,生产出颗粒变大、载流子寿命更长的高质量吸收剂。作为他们最近研究的一部分,该团队通过成功地使用它制备了基于不同化学成分的钙钛矿吸收剂,证明了它的普遍性。


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基本上,新提出的策略需要通过CSA过程生长钙钛矿,同时管理中间相钙钛矿内部残留溶剂的存在(即,最终退火步骤发生前的钙钛矿形式)。研究人员发现,这促进了晶粒的生长,当溶剂从钙钛矿中缓慢释放时,会合并相邻的晶体。

Wang和他的同事在他们的论文中解释说:“通过在退火过程中将中间相钙钛矿薄膜的表面朝向可渗透溶剂的覆盖层放置,在缓慢的溶剂释放过程中获得了高质量的钙钛矿吸收层,使高效的单结钙钛矿太阳能电池(PVSCs)和全钙钛矿串联太阳能电池的制造成为可能。”


在最初的评估中,研究人员设计的CSA策略使低带隙和宽带隙的高性能钙钛矿吸收剂成为可能。然后,这些吸收剂被用于制备4-T和2-T全钙钛矿TSCs,显示出显著的功率转换效率。


Wang和他的同事在他们的论文中写道,对于单结低eg和宽eg PVSCs,获得了最佳的21.51%和18.58%的pce,从而确保制造效率为25.15%的4端和25.05%的2端全钙钛矿串联太阳能电池。


在未来,该研究团队引入的CSA策略可以用于为完全基于钙钛矿的低成本高效TSCs创造更好的吸收剂。这将有助于大规模实施这些极具前景的能源解决方案。同时,他们的研究也可以启发世界各地的其他研究团队设计类似的制造策略,以生产高性能钙钛矿吸收剂。


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