跟踪氯在钙钛矿中的稳定性

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随着我们对钙钛矿太阳能电池的了解不断加深,科学家们正在对这种材料进行越来越深入的研究,以观察其结构、电子在其中流动的方式,以及任何限制其性能的障碍。

材料中的缺陷,特别是在晶粒之间的边界,已经被证明会造成问题,导致结构在暴露于紫外线或水分时迅速降解。在许多解决这一问题的方法中,用氯掺杂电池已经显示出显著的改进。

然而,科学家们一直在努力解释为什么氯会有这些影响,或者它是否在沉积后仍然存在于材料中。这是一个由科学家领导的小组的出发点冲绳理工学院.OIST科学家Afshan Jamshaid解释说:“研究界不知道他们为什么会看到这些改进。”“一旦补充,研究人员就无法追踪氯——他们无法判断氯是否深入钙钛矿材料,停留在表面,甚至在制造过程中离开材料。”新利luck18网址

确认氯

为了提供一个明确的答案,Jamshaid和研究小组着手制作掺氯钙钛矿太阳能薄膜,并深入到原子水平,以确认氯的存在与否。使用一种叫做扫描隧道显微镜的成像技术,他们观察到薄膜表面的暗凹陷,这些凹陷在没有氯掺杂的样品中是不存在的。

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薄膜表面较暗的斑点被证实是氯原子。

图片:OIST

然后他们能够计算(在中国的合作者的帮助下)东吴大学)这些暗斑是钙钛矿结构中氯取代碘的地方。由于更多的氯出现在晶界,他们现在怀疑氯可以减少材料表面缺陷的数量,增加其稳定性。他们的工作在这篇论文中有详细的描述氯化铅控制沉积提高甲基铵碘化铅钙钛矿表面稳定性的原子尺度研究,发表于能源与环境科学。

浓度

研究小组还试验了不同的沉积时间,改变了材料中氯的最终浓度。通过这一点,他们可以声称14.8%代表了提高稳定性的理想氯表面浓度。浓度越低,效果就越不明显,浓度越高,氯就会开始剧烈地改变钙钛矿的其他性质。

他们计划继续研究氯作为钙钛矿掺杂剂的行为,下一步是基于氯掺杂钙钛矿层创造一个完全可操作的太阳能电池。Jamshaid说:“像这样的基础研究是如此重要,它们可以帮助设备工程师确定最优的制造工艺,而不需要太多的试验和错误。”新利luck18网址“通过了解搀杂剂如何改善材料,它也可以指导我们找到新的化学混合物,可能会发挥更好的作用。”

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