钙钛矿的太阳能电池

CNSI Cup Solar Cell

随着太阳能电池工作得更好咖啡因

科学家在 澳彩网加州纳米技术研究院 有咖啡因FOUND改善的材料在热稳定性 - 被称为热稳定性属性 - 钙钛矿型太阳能电池,它将会取代传统的硅基太阳能电池。

这项研究今天发表 在杂志焦耳,由杨洋,澳彩网的卡罗尔和劳伦斯ē领导。 Tannas JR。工程学教授。

在过去的几年中,太阳能电池钙钛矿一直被认为是太阳能发电的未来,因为他们可以成本低于现在的硅太阳能电池生产最终,他们有潜力成为更加节能。对钙钛矿型太阳能电池研究的日期回才2010年代初,但他们已经尽可能接近高效硅太阳能电池,已经被研究了超过40年。

但钙钛矿太阳能电池还没有商业上可行的,部分因为它们不能承受来自阳光持续的热量的。

“太阳能电池需要高的热稳定性,因为它们暴露于阳光不断,这温暖了设备,说:”杨,谁在过去的材料科学与工程教授 工程的澳彩网塞缪尔学校。 “虽然钙钛矿是用于太阳能电池的一个有吸引力的选择,所述材料降解过和成为不太稳定的时间。我们需要他们将持续20至30年像传统的太阳能电池。“

钙钛矿太阳能电池得到了他们的名字不是因为它们含有矿物质钙钛矿晶体结构,但因为他们的模仿钙钛矿的分子结构。它们包含由如甲基铵廉价材料的超薄膜,铅和碘,其产生的结晶结构的组合。

并且它是结构使得在将光子转换的太阳能电池高效 - 的光的基本单位 - 成电能。

作为钙钛矿细胞的热不稳定性出现2018年3月王睿在澳彩网研究生的可能解决方案的理念,以测试咖啡因,是喝咖啡和一些同事。我认为咖啡因的化学结构,无论它可能与互动在太阳能电池中的钙钛矿材料纳闷。

“咖啡因的沸点为300摄氏度,这是高于太阳能电池的工作温度,因此它似乎是一个可能的候选人,”王说,这项研究的共同第一作者。

测试是否咖啡因会改善提高装置的热稳定性,该球队通过混合二甲基甲酰胺,甲碘化物和碘化铅以产生液体溶液,加咖啡因,然后浇注溶液到氧化铟锡玻璃,以形成黑制成的定制钙钛矿薄膜钙钛矿层的。

它们体现了新的片成太阳能电池和测试通过将其放置在加热至85摄氏度(185华氏度澳彩网网站)的板承受ITS高温的能力。测量其能量输出每四天个月二,研究人员发现,该设备保留了它的热稳定性超过1300小时,或55天左右,同时保留它在接过能量的86% - 一个衡量所谓的功率转换效率。  

为了进行比较,该小组测试不含咖啡因制成此外钙钛矿太阳能电池;它175小时,七天后大约只保留了60其功率转换效率百分比。

要理解为什么咖啡因的工作,团队使用了显微镜分析电子透过率的方式,新的电影的晶体结构演变。这有他们决定强相互作用 - “分子锁” - 咖啡因和铅离子之间。

“咖啡因的化学结构的组成部分非常强的结合形成均与铅离子和稳定的晶体,说:”薛晶晶,澳彩网的研究生和第一项研究的另一合着者。 “分子锁咖啡因之间和铅也减慢下来的钙钛矿晶体的生长,它们允许对对准成取向为电荷转移是有益的。”

随着由咖啡因分子产生的分子锁定的效果的理解,现在,研究人员可以探索比咖啡因无论其他化学品产生类似的效果,可以进一步提高增加钙钛矿细胞的热稳定性。

“五一分子锁钙钛矿助推太阳能电池在未来的商业化,”杨说。 “咖啡因是我们发现的第一种化合物,但也有可能是其他人甚至可以更高效地工作。”

杨的研究小组,在调查钙钛矿及其他类型的太阳能电池了好几年。其成就包括近期的发展 双层太阳能电池 产生从太阳光比一般的太阳能电池板的能量。

这项研究是由科研,海军研究办公室,加州大学的高级太阳能研究所的技术,中国的自然科学基金,苏州纳米科学和技术的协同创新中心,江苏省高校教育“优先的空军办公室的支持学术程序的开发和锦州阳光能源。

斯蒂尔梅根霍兰

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