科学家利用三明治模型应对太阳能效率挑战
在一个渴望更便宜、更高效的可再生能源的世界里，澳大利亚研究人员提供了一种享受。
由 ARC 激子科学卓越中心领导的工作表明，一些钙钛矿太阳能电池中使用的二维 (2D) 薄膜非常类似于三明治。钙钛矿是太阳能研究和设计前沿的一种令人兴奋的材料。
此前，科学家们认为这些 2D 钙钛矿薄膜具有“梯度”结构，其中某些成分位于材料深处，而其他互补元素仅位于更靠近表面的位置，例如饼干的顶部。
然而，在Journal of Materials Chemistry C上发表的一篇论文中，墨尔本大学 Exciton Science 的成员以及澳大利亚国家科学机构 CSIRO 和山东大学的合作者提供了三明治状结构的证据，其中两个相同类型的层(面包)围绕着一个中央的对比层(馅料)。
这种布局鼓励激子——对将太阳光转化为电能很重要的准粒子——从中间层移动到薄膜的两个表面，而自由载流子传输电荷以被电极收集，当被纳入时有助于产生更有效的太阳能设备。
“一个真正的问题是了解这些 2D 钙钛矿太阳能电池的结构到底是什么，”通讯作者 Ken Ghiggino 教授说。
“文献中有很多争议。我们取得的进步是找出这些薄膜的真实结构以及它们如何在太阳能电池中工作。”
2D 钙钛矿设备由于其相对于“3D”钙钛矿电池具有卓越的稳定性和耐用性而受到特别关注。由研究人员利用 CSIRO 的基础设施和专业知识开发的原型 2D 设备已经证明了 13% 的效率。
随着对结构有了更深入的了解，研究人员现在将尝试通过改变钙钛矿“三明治”内层的厚度来提高设备效率。
除了太阳能电池，改进的 2D 钙钛矿薄膜在发光二极管 (LED) 和光电探测器中也有重要应用，例如视频成像、光通信、生物医学成像、安全、夜视、气体传感和运动检测。
主要作者郑飞博士说：“这是第一次提出夹层结构，而不是传统的梯度分布模型。我们认为这一发现将有助于设计和设备优化，以提高 2D 电池和 LED 的性能。”
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新能源
2021-06-04
