鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的微觀研究

對(duì)該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的深入研究表明，自旋態(tài)的變化是由空穴傳輸?shù)淖兓约敖缑骐娕紭O層的形成引起的。因此得出結(jié)論，可以通過(guò)改善空穴傳輸材料中的電荷遷移率并防止電偶極子層的形成來(lái)防止電池劣化。

丸本教授說(shuō)：“確定自旋態(tài)的變化與器件性能有關(guān)，這大大拓寬了我們對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的理解。” “我們希望我們的發(fā)現(xiàn)將為太陽(yáng)能電池的持續(xù)開(kāi)發(fā)提供有價(jià)值的新起點(diǎn)，并有助于加速實(shí)現(xiàn)具有成本效益的綠色能源的現(xiàn)實(shí)。”

世界各地的消費(fèi)者都在要求更綠色的能源。因此，優(yōu)化太陽(yáng)能電池的性能和經(jīng)濟(jì)可行性是重要的研究重點(diǎn)。提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的效率是一個(gè)特別優(yōu)先事項(xiàng)。然而，較少的重點(diǎn)放在理解什么使電池性能惡化上。現(xiàn)在，筑波大學(xué)研究人員的最-新發(fā)現(xiàn)提供了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的微觀研究，以彌補(bǔ)知識(shí)缺口。

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦是用于太陽(yáng)能電池的有吸引力的材料，因?yàn)樗鼈円子谥苽淝伊畠r(jià)地制備和吸收寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。使用鈣鈦礦層作為光敏材料的太陽(yáng)能電池正在得到不斷改進(jìn)，尤其是其功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)現(xiàn)已超過(guò)25%。

但是，僅專(zhuān)注于改善PCE可能會(huì)導(dǎo)致研究人員錯(cuò)過(guò)向前邁出的重要一步，這可能是由于對(duì)潛在機(jī)制的更詳細(xì)了解所致。例如，是什么導(dǎo)致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能下降的問(wèn)題是一個(gè)尚未得到全面回答的重要問(wèn)題。

眾所-周知，空氣中的氧氣和濕氣等外部因素會(huì)損害鈣鈦礦層。但是，人們對(duì)影響電池性能的內(nèi)部變化知之甚少。因此，研究人員使用電子自旋共振(ESR)光譜研究了劣化機(jī)理。

研究通訊作者丸本和宏教授解釋說(shuō)：“我們對(duì)鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池在使用過(guò)程中進(jìn)行了ESR光譜分析，這為我們提供了分子水平變化的實(shí)時(shí)圖像。” “特別是，在測(cè)量太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性時(shí)，我們觀察了太陽(yáng)能電池層中的電荷和缺陷以及相關(guān)的自旋狀態(tài)。這使我們能夠了解這些因素之間的關(guān)系。”