研究人员研究了电荷转移钙钛矿太阳能电池

作者:焦楚

<p>太阳能电池中的交通堵塞:在钙钛矿太阳能电池中,钙钛矿层本身(橙色)位于多孔氧化钛层(灰色)之间,将电子引导至上电极(黄色)美因茨的马克斯普朗克研究人员确定带正电荷的空穴积聚在钙钛矿层中信用:聚合物研究的MPI对钙钛矿型太阳能电池工作机理的新见解可以帮助这些太阳能电池在未来的可再生能源载体中发挥重要作用传统的硅太阳能电池可以在不久的将来有一个廉价的竞争对手美因茨马克斯普朗克聚合物研究所的研究人员与瑞士和西班牙的科学家一起研究了一种创新型太阳能电池的工作原理,其中有机 - 无机钙钛矿化合物起着作用</p><p>光吸收体科学家观察到电荷载体在这些光伏元件中的某一层积聚如果这种堵塞可以解决,这些太阳能电池已经相当可观的效率可以进一步提高基于钙钛矿的太阳能电池可以在未来的可再生能源载体中发挥重要作用不同于已建立的硅太阳能电池,这是昂贵的能源 - 为了制造密集,这些电池是廉价的材料,生产简单</p><p>可再生能源是能源周转的基本要素 - 然而,它们的使用必须是值得的</p><p>特别是在像德国这样阳光充足的国家,太阳能电池钙钛矿的情况往往不是这样</p><p>太阳能电池已被研究多年,如果效率可以进一步提高,可能很快就会改变这一任务</p><p>这项任务是由美因茨伯氏石太阳能马克斯普朗克聚合物研究所的RüdigerBerger领导的一个研究小组的焦点细胞在有机 - 无机化合物组成的层的帮助下发电,有机 - 无机化合物在perov中结晶石墨结构这种结构中的离子形成立方排列,即矩形晶格“钙钛矿材料极好地吸收光线”,RüdigerBerger说,解释太阳能电池是如何工作的“钙钛矿层吸收的光从一个原子中吸收电子带正电的电子空位,我们也称之为“空穴”然后,我们所要做的就是将电子引导到一个电极,将空穴引导到另一个电极 - 然后产生电流“空穴不能像电极一样快到达电极电子在太阳能电池中,钙钛矿结构位于多孔氧化钛层上,它收集在照明下产生的电子并将它们输送到下电极上面的钙钛矿有一层由有机空穴导体Spiro-OMeTAD组成,它们传输上电极的孔“太阳能电池中的许多不同的层是非常重要的,它们确保了有效的分离RüdigerBerger的同事斯特凡·韦伯说:“这两个电荷载体”不过,每次从一种材料跳到另一种材料时,电荷载体必须克服一个小障碍</p><p>这些障碍就像一条繁忙的高速公路上的建筑工地,车辆堵塞了太阳能电池中的电荷传输干扰导致损失,从而导致效率降低“在几个测试系列中,研究人员发现,在暴露于光线时,钙钛矿层中会发生强烈的正电荷累积</p><p>他们认为这种积极的原因充电是二氧化钛电子导体比空穴导体更有效地工作</p><p>空穴不能像电子一样快地到达电极并在途中累积</p><p>钙钛矿层中过量的正电荷会产生相反的电场,从而减慢电荷进一步降低电荷传输更有效的空穴导体可以提高太阳能电池的效率为了观察太阳能电池内的电荷传输,美因茨的研究人员将中间的细胞切割下来,并使用精细聚焦的离子束抛光破碎的表面直至其光滑</p><p>借助开尔文探针力显微镜,他们绘制了电子图</p><p>太阳能电池每层中的电位从这个潜在的地图,研究人员可以得出电场分布,从而得到通过电池不同层的电荷传输 “我们可以第一次将电荷分布与电池中的各个材料层相关联”,RüdigerBerger说道:“照明钙钛矿层中正电荷的电荷传输干扰告诉我们,通过空穴导体的传输目前构成了瓶颈太阳能电池的效率“如果可以使用更有效的空穴导体,钙钛矿太阳能电池的效率可以提高到20%以上,从而提供传统硅太阳能电池的真正替代品出版物:Victor W Bergmann等人,“在钙钛矿敏化太阳能电池内部的不平衡电荷分布的真实空间观察”,Nature Communications 5,货号:5001; doi:101038 / ncomms6001资料来源:Max Planck Institute图片:....