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可用于光伏电池的“无铅” “高效”的钙钛矿材料

2018-06-28

韩国科学技术院(KAIST)的一个研究小组提出了一种钙钛矿材料——Cs2Au2I6,它可以作为高效无铅薄膜光伏器件的潜在活性材料。这种材料有望为克服以往已知的钙钛矿存在的稳定性和毒性问题奠定基础。

图片来源:韩国科学技术院(KAIST)
图片显示:完整太阳能电池器件结构的示意图。

钙钛矿型光伏电池作为下一代高效光伏电池的强有力的候选者,其最大光转换效率为22%,可与高性能的晶体硅光伏电池相媲美。另外,钙钛矿基电池可以在低温下制造,从而大大降低了成本。

然而,常规的有机——无机杂化钙钛矿材料稳定性低,最终降低了材料的性能,并使其不适合继续在电池中使用。而且,材料中的铅含量也破坏了它们对环境的友好性。

鉴于此,韩国科学技术院(KAIST)化学系的Hyungjun Kim教授和电气工程学院的Min Seok Jang教授领导的一个联合小组分析了一种先前发现的钙钛矿材料——Cs2Au2I6,该材料仅由无机物组成,同时他们还研究了其在薄膜光伏器件中的适用性。理论研究表明,与传统的钙钛矿材料相比,这种新型钙钛矿材料不仅效率高,而且稳定性好、对环境友好。为进行这一分析,该团队开发了多尺度多物理场仿真框架。进行了原子尺度第一原理量子计算,研究了该材料的光学性质,并且进行了器件级的电磁模拟以表明该材料确实可以在器件级别上用作有发展前景的光伏物质。

从这一点出发,研究小组计划从两个方向扩展其研究范围:一是将钙钛矿材料应用于实际光伏电池的实证研究,二是理论分析,以寻找出适合光伏电池的最佳且高度稳定的材料。该科研团队表示:“钙钛矿材料非常高效,但是为了完全取代传统的太阳能电池,它们的稳定性和毒性问题必须首先得到解决。”他们补充说,“这项研究有望加速该领域的相关研究,以追求高效,环保的钙钛矿材料。”

文章来自sciencedaily网站,原文题目为Lead-free, efficient perovskite for photovoltaic cells,由材料科技在线汇总整理。

(来源:新材料在线



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