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科学家表征下一代太阳能设备中的微观缺陷:科学家首次对导致离子运动的结构缺陷进行了表征,从而破坏了钙钛矿材料的稳定性,中国玻璃网,meesm.com
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科学家表征下一代太阳能设备中的微观缺陷:科学家首次对导致离子运动的结构缺陷进行了表征,从而破坏了钙钛矿材料的稳定性
2021年04月20日    阅读量:     新闻来源:中国玻璃网 meesm.com  |  投稿

被称为钙钛矿的多功能化合物因其在下一代太阳能技术中的应用而受到重视。尽管钙钛矿设备效率高且相对便宜,但仍需完善。它们通常包含原子级的结构缺陷中国玻璃网meesm.com


OIST能源材料和表面科学部门的Qi Yabing教授及其团队与美国匹兹堡大学的研究人员合作,首次确定了导致离子运动,破坏钙钛矿稳定性的结构缺陷。材料。研究人员的发现发表在ACS Nano上,可能为将来优化钙钛矿太阳能电池的工程方法提供参考。


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OIST博士研究生,该研究的第一作者Collin Stecker说:“很长一段时间以来,科学家们都知道存在结构缺陷,但不了解其确切的化学性质。” “我们的研究深入研究了钙钛矿材料的基本特性,以帮助设备工程师进一步改进它们。”


表面问题


钙钛矿化合物具有独特的结构,使其可用于电子,工程和光伏领域。它们在吸收光以及生成和传输负责半导体材料中电流的电荷载流子方面非常出色。将钙钛矿材料夹在其他功能层之间形成钙钛矿太阳能电池。然而,钙钛矿层中的缺陷会破坏钙钛矿和电池相邻层之间的电荷转移,从而阻碍了器件的整体性能和稳定性。


为了了解这些钙钛矿缺陷的电子和动态特性,OIST研究人员使用了一种称为扫描隧道显微镜的方法来获取钙钛矿表面上各个离子运动的高分辨率图像。


在分析这些图像后,Stecker和他的同事注意到整个原子表面缺失的空位。此外,他们发现钙钛矿表面上的一对Br-(溴化物)离子正在移动和改变方向。匹兹堡大学的研究人员的合作者进行了一系列理论计算,以模拟这些离子采取的途径,从而支持了这些实验观察。


OIST的科学家得出结论,表面空位很可能导致这些离子在钙钛矿材料上移动。了解这种离子移动的机制可能会在以后帮助科学家和工程师减轻这些缺陷的结构和功能后果。


研究人员承认,尽管钙钛矿是广泛使用的硅的有前途的替代品,但在将其商业化之前,还需要对该技术进行完善。


斯特克说:“这些钙钛矿表面比我们以前预期的要动态得多。” “现在,有了这些新发现,我们希望工程师能够更好地说明缺陷的影响及其运动,以改善设备。”


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