您的位置：首页 >宏观经济 >

挤压摇滚明星材料可以使其足够稳定用于太阳能电池

时间：2021-06-09 16:02:58 来源：

在被称为钙钛矿的材料中，最令人兴奋的是一种材料，它可以像当今的商业硅太阳能电池一样有效地将阳光转化为电能，并且具有更便宜和更容易制造的潜力。

只有一个问题：在这种材料可以采用的四种可能的原子配置或相中，三种是有效的，但在室温和普通环境下不稳定，它们很快就会恢复到第四相，这对太阳能应用完全没有用。

挤压摇滚明星材料可以使其足够稳定用于太阳能电池

现在，斯坦福大学和能源部 SLAC 国家加速器实验室的科学家们找到了一种新颖的解决方案：只需将无用版本的材料放在金刚石砧座中，然后在高温下挤压即可。这种处理将其原子结构推向有效配置并保持这种状态，即使在室温和相对潮湿的空气中也是如此。

研究人员在Nature Communications 上描述了他们的结果。

“这是第一项使用压力来控制这种稳定性的研究，它确实开辟了很多可能性，”斯坦福材料与能源科学研究所 (SIMES) 的 SLAC 科学家和研究员 Yu Lin 说。

“现在我们已经找到了这种制备材料的最佳方法，”她说，“有可能将其扩大到工业生产，并使用相同的方法来操纵其他钙钛矿相。”

寻求稳定

钙钛矿得名于一种具有相同原子结构的天然矿物。在这种情况下，科学家们研究了一种由碘、铅和铯组合而成的卤化铅钙钛矿。

这种材料的一个相，称为黄相，不具有真正的钙钛矿结构，不能用于太阳能电池。然而，科学家们不久前发现，如果你以某种方式处理它，它会变成黑色钙钛矿相，在将阳光转化为电能方面非常有效。“这使它备受追捧，并成为许多研究的焦点，”斯坦福大学教授和研究合著者温迪·毛说。

不幸的是，这些黑色相在结构上也是不稳定的，并且往往会迅速回落到无用的配置中。此外，毛说，它们只能在高温下高效运行，研究人员必须克服这两个问题才能将它们用于实际设备。

之前曾尝试通过化学、应变或温度来稳定黑色相，但仅限于在不反映太阳能电池运行的真实世界条件的无湿环境中。这项研究将压力和温度结合在一个更现实的工作环境。

压力和热量可以解决问题

林和博士后研究员冯克与斯坦福大学的毛泽东研究小组的同事和 Hemamala Karunadasa 教授合作设计了一种装置，在所谓的钻石砧座中，黄色相晶体被挤压在钻石尖端之间。在压力仍然存在的情况下，将晶体加热到 450 摄氏度，然后冷却。

科学家们说，在正确的压力和温度组合下，晶体从黄色变成黑色，并在压力释放后保持黑色相。它们能够抵抗潮湿空气的恶化，并在室温下保持稳定和高效 10 至 30 天或更长时间。

X 射线和其他技术的检查证实了材料晶体结构的变化，SIMES 理论家 Chunjing Jia 和 Thomas Devereaux 的计算提供了对压力如何改变结构并保留黑色相的见解。

林说，使晶体变黑并保持这种状态所需的压力大约是大气压的 1,000 到 6,000 倍，大约是合成钻石行业常用压力的十分之一。因此，进一步研究的目标之一是将研究人员从金刚石砧座细胞实验中学到的知识转移到工业中，并扩大该过程以将其纳入制造领域。


郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。
相关阅读
猜你喜欢
Copyright © 2005-2021 环球能源网 All Rights Reserved 版权所有