揭示钙钛矿太阳能电池中真正发生的事情

时间：2021-06-11 12:25:25 来源：

全世界的消费者都需要更绿色的能源;因此，优化太阳能电池的性能和经济可行性是一个重要的研究重点。提高钙钛矿太阳能电池的效率一直是当务之急;然而，很少有人强调了解是什么导致电池性能下降。现在，筑波大学研究人员的最新发现提供了钙钛矿太阳能电池的微观研究，以解决知识差距。

揭示钙钛矿太阳能电池中真正发生的事情

有机-无机杂化钙钛矿是用于太阳能电池的有吸引力的材料，因为它们易于且廉价地制备和吸收宽波长范围的光。使用钙钛矿层作为光敏材料的太阳能电池正在不断改进，特别关注其功率转换效率 (PCE)，现在可以超过 25%。

然而，仅关注改善 PCE 可能会导致研究人员错过对潜在机制的更详细了解可能导致的重大进展。例如，钙钛矿太阳能电池性能下降的原因是什么，这个问题是一个尚未得到全面回答的重要问题。

众所周知，空气中的氧气和水分等外部因素会损害钙钛矿层。然而，影响细胞性能的内部变化还不是很清楚。因此，研究人员使用电子自旋共振 (ESR) 光谱探索了劣化机制。

“我们对使用中的钙钛矿太阳能电池进行了 ESR 光谱分析，这为我们提供了分子水平变化的实时图像，”研究通讯作者 Kazuhiro Marumoto 教授解释说。“具体来说，我们在测量太阳能电池的电流-电压特性时观察了太阳能电池层中的电荷和缺陷以及相关的自旋状态。这使我们能够了解这些因素之间的关系。”

这项对运行中的钙钛矿太阳能电池的深入研究表明，自旋状态的变化是由空穴传输的变化以及界面电偶极子层的形成引起的。因此得出结论，可以通过提高空穴传输材料中的电荷迁移率和防止电偶极层形成来防止电池劣化。

“确定自旋状态的变化与器件性能相关，大大拓宽了我们对钙钛矿太阳能电池的理解，”丸本教授说。“我们希望我们的发现将为太阳能电池的持续发展提供一个有价值的新起点，并有助于加速实现具有成本效益的绿色能源。”

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