为电子应用提供纳米材料的新方法

时间：2021-06-08 15:33:21 来源：

加州大学洛杉矶分校的材料科学家及其同事发现，钙钛矿是一类可用于低成本、高性能太阳能电池和 LED 的有前途的材料，它具有以前未使用的分子成分，可以进一步调整钙钛矿的电子特性。

为电子应用提供纳米材料的新方法

钙钛矿材料以俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基 (Lev Perovski) 的名字命名，具有陶瓷等无机分子的晶格结构，以及贯穿始终的有机分子。到目前为止，这些有机分子似乎只起到结构作用，不能直接影响钙钛矿的电子性能。

由加州大学洛杉矶分校领导的一项新研究表明，当有机分子设计得当，它们不仅可以保持晶格结构，而且有助于材料的电子特性。这一发现为改进材料设计开辟了新的可能性，这将导致更好的太阳能电池和 LED。详细介绍这项研究的研究最近发表在《科学》杂志上。

“这就像找到一只会玩新花样的老狗，”加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的 Carol 和 Lawrence E. Tannas Jr. 工程教授、该研究的首席研究员 Yang Yang 说。“在材料科学中，我们一直在寻找材料的原子结构以实现高效性能。我们的博士后和研究生并没有将任何事情视为理所当然，而是深入挖掘以寻找新的途径。”

为了制造性能更好的钙钛矿材料，研究人员加入了一种专门设计的有机分子，一种含芘的有机铵。在它的外部，带正电荷的铵分子连接到芘分子 - 一个四重碳原子环。这种分子设计为钙钛矿提供了额外的电子可调性。

“钙钛矿的独特性质在于它们具有高性能无机半导体的优势，以及聚合物易于低成本加工，”该研究的共同主要作者、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程博士后王锐说。 .“这种新增强的钙钛矿材料现在为改进设计概念、提高效率提供了机会。”

为了证明钙钛矿的附加效果，该团队用这些材料构建了一个光伏 (PV) 电池原型，然后在连续光照下对其进行了 2000 小时的测试。新电池继续以原始效率的 85% 将光转化为能量。这与由相同材料制成的光伏电池形成鲜明对比，但没有添加改变的有机分子，仅保留其原始效率的 60%。

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