4月27日，記者從電子科技大學(xué)獲悉，該?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過應(yīng)用不同烷基鏈長的間隔陽離子設(shè)計(jì)了綠色的新型二維錫基鈣鈦礦光伏材料，并揭示了烷基鏈長在薄膜晶體生長與穩(wěn)定性上的重要作用，為實(shí)現(xiàn)綠色、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池提供了新思路，相關(guān)成果已于日前發(fā)表在國際著名期刊《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》。
研究團(tuán)隊(duì)成員、電子科技大學(xué)教授劉明偵說，新型錫基鈣鈦礦光伏材料兼具毒性低、光吸收范圍寬、載流子遷移率高等優(yōu)勢，成為近年來開發(fā)新型綠色太陽能電池的良好選擇。但該材料體系中的二價錫離子在空氣中容易自發(fā)氧化成四價錫離子，其氧化過程嚴(yán)重破壞了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的電中性和穩(wěn)定性，極大地抑制了太陽能電池的光伏性能。為解決這一問題，科研人員試圖通過引入不同有機(jī)間隔陽離子來調(diào)控鈣鈦礦維度結(jié)構(gòu)，從而提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和光伏性能。然而，一直以來有機(jī)間隔陽離子的結(jié)構(gòu)與尺寸在調(diào)節(jié)晶體取向，和保護(hù)二價錫離子不被氧化方面的作用機(jī)制不清楚，這對設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池造成了嚴(yán)重阻礙。
為此研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一系列具有不同烷基鏈長度的二維錫基鈣鈦礦，結(jié)果發(fā)現(xiàn)較短烷基鏈的陽離子更有利于生長垂直取向且均一相分布的晶粒，有序的晶體結(jié)構(gòu)抑制了二價錫離子的氧化并顯著提升了電荷傳輸效率。反之，長鏈烷基陽離子使鈣鈦礦晶體生長取向趨向無序化，相應(yīng)鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性與電荷輸運(yùn)性質(zhì)顯著降低。隨后，科研團(tuán)隊(duì)建立了相應(yīng)的晶體生長模型，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的錫基鈣鈦礦材料提供了方向指引。劉明偵表示，該研究揭示了烷基鏈長度在穩(wěn)定錫基鈣鈦礦薄膜中發(fā)揮的重要作用，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定且環(huán)境友好的鈣鈦礦太陽能電池提供了有價值的參考。(陳振鵬 記者 盛利)
關(guān)鍵詞： 綠色鈣鈦礦太陽能電池
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