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  • 利用新型二维材料制作高效太阳能电池

    作者:LabBang译 来源:phys.org 时间:2020-01-06 14:10 阅读:945 [投稿]
    通过调整二维钙钛矿太阳能材料的结构,阿卜杜拉国王科技大学和乔治亚理工学院的研究人员已经证明,他们可以延长光照射材料产生的高能热载流子的寿命。

    新型的二维太阳能材料或可以提供一种从阳光中提取更多能量的方法。通过调整二维钙钛矿太阳能材料的结构,阿卜杜拉国王科技大学和乔治亚理工学院的研究人员已经证明,他们可以延长光照射材料产生的高能热载流子的寿命。这种方法可以提供一种更有效地获取太阳能的方法。

    有机-无机复合钙钛矿是一种很有吸引力的太阳能材料,因为它们的生产成本可能比硅低得多。然而,钙钛矿的长期稳定性仍然存在问题。


     “作为三维复合钙钛矿的替代品,二维复合钙钛矿具有更好的稳定性和抗湿性,”奥马尔·穆罕默德和奥斯曼·巴克尔研究小组的成员尹俊说。阿卜杜拉国王科技大学团队的博士后Partha Maity补充道,“然而,这些材料中的热载体冷却还没有得到广泛的研究。”

    热载流子的形成是由于太阳光的能量范围很广,从光谱一端的低能红外和红光,到高能端的紫外和紫外光。当入射光将电子撞击到激发态时,太阳能电池板会捕获能量,但即使是红光也能激发电子进入导电带。高能光可以产生超激发的热载流子,但它们释放出的额外能量比传统太阳能材料捕获它们的速度要快得多。

    Mohammed和他的团队研究了改变二维钙钛矿的有机组分是否能减缓热载体的冷却,使其所有的能量都能被捕获。

    他们利用超快激光光谱技术,研究了含有乙醇胺(EA)、氨基丙醇(AP)和苯乙胺(PEA)三种不同有机成分的碘化铅钙钛矿材料“超快光谱是一种非常强大和方便的方法,直接跟踪热载流子弛豫,”穆罕默德说,“我们可以实时跟踪它们的超快动态。”

    研究小组发现这三种不同材料之间存在显著差异。“我们发现(EA)2PbI4单晶的热载流子冷却过程要慢得多。在分子动力学模拟的帮助下,研究小组表明,基于乙醇胺的结构抑制了热载流子通常向周围钙钛矿结构损失能量的一系列机制。

    Mohammed说:“自从我们从这项研究中了解到如何减缓二维钙钛矿中的热载流子动力学,我们现在将专注于在真实的太阳能电池结构中提取这些载流子,以及它们对整体转换效率的可能贡献。”。他补充说,“研究小组还将研究不同成分的二维钙钛矿中的热载流子动力学和萃取技术。”

    原文来源:https://phys.org/news/2019-12-harnessing-hot-carriers-high-efficiency.html 

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