由AMOLF 插图显示，我们添加的醋酸甲铵越多，我们在材料中看到的有序性就越低
范围从完全结晶的绿色到带有结晶、非常亮的内含物的无定形，再到完全无定形
信用:AMOLF 阿莫尔夫的研究人员埃里克·加内特、苏珊·里格特和他的同事们第一个无可辩驳地证明了非晶钙钛矿的存在
该材料可以显著提高由钙钛矿制成的太阳能电池的效率
这项研究今天发表在《高级功能材料》杂志上
钙钛矿，太阳能电池极有前途的新材料，是天然晶体；换句话说，原子以有序的方式聚集在一起
从传统的硅太阳能电池中，我们知道如果材料的一部分是无定形的，也就是说原子随机堆积在一起，电池的效率可以提高
埃里克·加内特(AMOLF纳米太阳能电池)是第一个意识到非晶钙钛矿可以完成同样的功能
接下来的挑战是生产这种材料并研究其性能
加内特解释了为什么这很困难:“钙钛矿由离子组成
从本质上来说，它们很容易组织成晶格，就像食盐一样
我们需要想出一个技巧来阻止这些晶体的形成，我们做到了
利用x光衍射等技术，我们随后也证明了这种材料是无定形的
由此，我们首次提供了非晶态钙钛矿存在的无可辩驳的证据
" 醋使钙钛矿无定形 这篇文章的第一作者苏珊·里格特和他们的同事们采用的技巧是改变醋酸甲铵的量，醋酸甲铵是钙钛矿的成分之一
更多的醋酸盐(醋中的关键成分)会导致更多的无定形钙钛矿，因为它会阻碍结晶过程并加速溶剂的消失
“我们实际上很惊讶我们能形成无定形钙钛矿，所以我们想研究形成机制，”加内特说
“我们证明，作为中间阶段，溶液中会形成阻碍结晶的络合物
当我们随后加热溶液以蒸发溶剂时，络合物分解得如此之快，以至于没有时间结晶
" 研究人员设计的制造无定形钙钛矿的方法是广泛适用的
研究最多的钙钛矿是甲基铵碘化铅，但这种合成也适用于其他铵盐和其他卤化物，如溴化物而不是碘化物
此外，据了解，改变这些成分会产生带隙的变化，带隙是一种物质的属性，它指示太阳能电池吸收哪种颜色的光并最有效地将其转化为电能
调整非晶带隙的能力允许许多具有不同带隙的材料结合，从而产生更高效的太阳能电池
高效太阳能电池 加内特说，类似于硅太阳能电池，钙钛矿的无定形层可以通过提供所谓的钝化层来帮助提高效率
由于阳光照射在太阳能电池上，材料中释放出电子
这些电子移动到表面，在那里通过电子接触被移除
这就产生了电流
在晶体中，电子会被束缚在晶体的边界
在记录硅太阳能电池中，无定形钝化层确保这不会发生，导致太阳能电池的更高功率输出
非晶钙钛矿也可以实现这一功能，这将进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率
加内特说:“当使用非晶钙钛矿作为钝化层时，我们测量到了更强和更长寿命的光发射，这表明太阳能电池的性能更好。”
因此，研究的下一步是生产这种类型的太阳能电池，从被非晶钙钛矿层覆盖的晶状钙钛矿层开始
这比只生产非晶钙钛矿要困难得多，因为底层的晶体层提供了有序的模板，使原子更容易以有序的方式堆积
“我认为与硅的类比是我们研究中最令人兴奋的方面，”加内特说
“我认为这对具有巨大可能性的钙钛矿来说是一个重大突破
"
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