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科学家发现提高钙钛矿效率和稳定性的方法

技术工程 2022-02-14 21:53:58

Scientists discover way to improve perovskite efficiency and stability一种基于亚稳态Dion-Jacobson 2D钙钛矿DMePDAPbI4的太阳能电池,其中DMePDA是N,N-二甲基-1,3-丙烷二铵。信用:朴昭妍,NREL国家可再生能源实验室(NREL)和全国附属机构的研究人员已经将钙钛矿太阳能电池的效率提高了16%。这项工作包括将二维(2D)钙钛矿层与三维(3D)钙钛矿层相结合,从而生产出效率和稳定性都有所提高太阳能电池。对钙钛矿晶体结构作为硅太阳能电池的替代材料和更有效的替代物的持续研究已经导致了相当大的技术进步,据报道效率高达25.5%。

NREL化学和纳米科学中心的高级科学家朱凯是概述这项研究的新论文的相应作者,他说,2D层和3D层的融合可以将太阳能电池的效率提高到大约24.7%。

论文“亚稳态迪翁-雅各布森2D结构实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池”发表在《科学》杂志上。

这篇文章有来自包括NREL在内的七个机构的23位作者。除了朱,的其他选手还有、、、肖恩·邓菲尔德、川肖、、劳拉·谢尔哈斯、格伦·蒂特、约瑟夫·贝瑞、和布瑞恩·拉尔森。其他研究人员来自SLAC国家加速器实验室、托莱多大学、普林斯顿大学、亚利桑那大学、肯塔基大学和科罗拉多大学。

研究人员偏离了另一种实验方法,该方法包括添加基于大体积有机阳离子或带正电离子的2D层。这种类型的2D钙钛矿结构,被称为Ruddlesden-Popper,可以抑制电荷载流子的运动,从而限制效率。

新的研究使用了一种不同的2D钙钛矿结构,被称为迪翁-雅各布森(Dion-Jacobson),这是一种亚稳态多晶型,显示出更高的稳定性和更自由地移动电荷载流子的能力。

科学家们将改良的钙钛矿电池与对照样品进行了比较。经过1000小时的连续操作后,改进的电池仅显示出10%的效率下降。对照样品的效率下降了43%。

研究人员表示,亚稳态2D结构的使用代表了一种有前途的新化学设计,可被太阳能行业采用,以加速开发高效稳定的钙钛矿太阳能电池。

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