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优质钙钛矿材料太阳能电池吸收长波光

来源:新材料在线

储能材料 | 前沿新材料 | 太阳电池 | 纳米材料

摘要 由 NIMS 的 Liyuan Han 领导的光伏材料研究小组首次开发出利用高质量的钙钛矿材料制备的太阳能电池,该电池能够利用长波光,波长可达 800 纳米。与传统的方法相比,这种方法制备的钙钛矿材料具有 40 纳米宽的光学吸收谱、高短路

由NIMS的Liyuan Han领导的光伏材料研究小组首次开发出利用高质量的钙钛矿材料制备的太阳能电池,该电池能够利用长波光,波长可达800纳米。与传统的方法相比,这种方法制备的钙钛矿材料具有40纳米宽的光学吸收谱、高短路电流和高开路电压。因此,这种方法是一种新型的可以提高钙钛矿太阳能电池效率的技术。

目前可用的钙钛矿太阳能电池的光吸收光谱波长稍短。开发可吸收长波长吸收光谱的钙钛矿材料,对改善电池的能量转换效率来说至关重要。因此,许多研究机构正致力于开发钙钛矿材料(MA)xFA1-xPbI3,其中包括两种阳离子MA和FA,这两种阳离子可以吸收一定区域的光。但是,这些阳离子也存在缺点:其混合比和结晶温度很难控制。此外,由于两者倾向于形成混合晶体,因此无法制备高纯度的单晶钙钛矿材料。

为了解决这些问题,研究小组开发出一种新方法,用于制造新型混合阳离子基钙钛矿材料。首先,小组经过调节温度制备出纯的单晶前驱体材料(FAI)1-xPbI2。接着,让前驱体和MAI发生反应,从而使制备出的钙钛矿材料(MA)xFA1-xPbI3呈单晶结构,且荧光寿命长。观察结果表明,该材料中的电子重组较少,具有较长的寿命。使用该材料作为太阳能电池,其光吸收谱可达840纳米,比传统的钙钛矿材料光谱(MA3PbI3)宽40 nm。且太阳能电池的短路电流为1.4 mA / cm2,比同等条件下制备的MAPbI3太阳能电池的短路电流高。

将来,研究小组计划开发更高质量的钙钛矿材料太阳能电池,并调整两个阳离子的比率使得更宽波长的光被吸收。

该研究是研究课题“染料敏感型太阳能电池物理设备”的一部分,属于“创造性研究太阳能清洁能源发电方式”研究领域。研究负责人是丰田技术学院的Masafumi Yamaguchi教授,由本科学技术振兴机构(JST)的先进科学技术核心研究(CREST)项目支持。

资讯来源:国家材料科学研究所(NIMS)。

新材料在线编译整理——翻译:陈琼     校正:摩天轮