科学家提高太阳能电池新材料的稳定性

可以收集和发光的新材料为从太阳能电池到电视和显示屏的技术提供了令人兴奋的潜力。在一项新研究中，研究人员开发了一种新方法来增强这些材料中特定类型钙钛矿的稳定性和性能。基于该研究的论文已发表在ACSAppliedElectronicMaterials上。

密苏里大学的研究人员与南非西开普大学的科学家和美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的物理学家合作，开发了一种制造混合钙钛矿的新方法。这些是有机和无机半导体材料的组合，可以构成新型太阳能电池或其他电子设备的基础。

“有机-无机杂化钙钛矿对材料和电子界越来越有吸引力，尤其是在过去10年左右的时间里，”该研究的第一作者MUSuchismita(Suchi)Guha教授说。“在某些情况下，它们已经变得和硅基太阳能电池一样高效。此外，它们的用途也比硅多得多，可以用于广泛的应用和调整。”

Guha和她的合作者改进了制造卤化铅钙钛矿的方法。以前制造这些薄膜钙钛矿的技术需要使用溶剂进行液体处理，这使得薄膜暴露在空气中时容易降解。此外，在这种先前的制造过程中，其中一个分子的结构会发生变化，从而导致实际操作条件下的性能限制。

通过这项新技术，研究人员能够阻止这种变化，使受影响的分子在很大的温度范围内保持稳定的结构。此外，新技术使钙钛矿空气稳定，使其适用于潜在的太阳能电池。

“已经有许多研究试图提高杂化钙钛矿的稳定性，包括扩散障碍、添加剂工程和化学惰性电极优化，但这是首批将生长方法本身视为一种提高设备最终性能的方法，”古哈说。

为了确认钙钛矿材料的分子结构，Guha和她的同事，包括阿贡物理学家Evguenia(Jenia)Karapetrova，在美国能源部科学办公室用户设施阿贡的高级光子源(APS)上使用X射线衍射测量。

“能够在APS上表征钙钛矿结构，为了解这种功能材料的可能性提供了一个独特的窗口，”Karapetrova说。

“防止相变似乎是确保提高设备性能的关键，”Guha说。“通过在整个工作温度窗口保持稳定的结构，我们展示了改进和潜在有用的钙钛矿的方法。”

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