發(fā)表的EPFL科學(xué)家們展示了光如何影響太陽(yáng)能電池中鈣鈦礦薄膜的形成,，這是使用它們來(lái)獲得成本效益和節(jié)能光伏的關(guān)鍵因素,。

最近，鈣鈦礦是對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)非常感興趣的材料,，因?yàn)樗鼈兂兄Z將太陽(yáng)能電池的成本降低到非常低的水平,。 它們的效率在很大程度上取決于我們控制它們沉積到薄膜中的能力，但影響鈣鈦礦合成的因素尚不清楚,。 現(xiàn)在EPFL科學(xué)家已經(jīng)證明,，在今天使用的兩種最常見(jiàn)的方法中，光可以大大加速鈣鈦礦薄膜的形成并控制其晶體的形貌,，從而影響產(chǎn)生的太陽(yáng)能電池的效率.. 突破性研究發(fā)表于<自然>..

這項(xiàng)研究是由EPFL的MichaelGratzel實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的,。 Gratzel發(fā)明了第一個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池(Gratzel電池)，徹底改變了太陽(yáng)能科學(xué),。

在本文中,，博士學(xué)生AmitaUmmadisingu和她在Gratzel實(shí)驗(yàn)室的同事使用共聚焦激光掃描熒光顯微鏡和掃描電子顯微鏡來(lái)在層中沉積鈣鈦礦時(shí)直接光如何影響晶體的形成，就像通常用來(lái)建造太陽(yáng)能電池一樣,。 目標(biāo)是確保鈣鈦礦薄膜的均勻性,，因?yàn)檫@與優(yōu)越的光伏性能有關(guān)。

到目前為止,，人們一直致力于通過(guò)優(yōu)化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)和制造工藝來(lái)提高其效率,。 但對(duì)鈣鈦礦形成的基本方面，如反應(yīng)的機(jī)理或控制因素知之甚少,，這導(dǎo)致了批量到批量的性能不一致,。

然而，了解光效應(yīng)可以幫助鈣鈦礦光電池的重現(xiàn)性和放大到商業(yè)生產(chǎn),。 因此,，EPFL科學(xué)家研究了光對(duì)今天用于鈣鈦礦薄膜沉積的兩種最常見(jiàn)的方法的影響。

第一種方法被稱(chēng)為“順序沉積”,，它涉及將碘化鉛沉積到二氧化鈦支架上,，然后將它們一起浸泡在甲基碘化銨溶液中，使最終的甲基碘化鉛鈣鈦礦,。 第二種方法是“抗溶劑法”,。 在這里，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液被均勻地涂覆在紡絲的平坦基座上,，以形成薄層,。 然后在上面滴上一種抗溶劑，最后,，整個(gè)樣品被加熱形成鈣鈦礦,。

在順序沉積方法中使用這兩種顯微鏡技術(shù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，當(dāng)光存在時(shí),，它顯著加速了鈣鈦礦的整體形成,。 當(dāng)光強(qiáng)增加到太陽(yáng)水平時(shí)，效果會(huì)增強(qiáng),。

薄膜中的形態(tài)差異不是光加熱的結(jié)果,；相反，它們是量子效應(yīng)的產(chǎn)物：碘化鉛薄膜作為鈣鈦礦形成的第一步結(jié)晶,，并形成表面陷阱,。 這些陷阱捕捉光生空穴，這降低了表面張力,。 因此,，更多的碘化鉛晶體生長(zhǎng)在薄膜中，最終產(chǎn)生更多的鈣鈦礦晶體,。

另一方面，研究人員發(fā)現(xiàn),，抗溶劑方法實(shí)際上更多地受益于光的缺乏,，它在黑暗中給出了最好的結(jié)果。

研究表明,，控制制造過(guò)程中的光可以幫助從鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中獲得最佳的性能,。 Michael Gratzel說(shuō)：“令人驚訝和引人注目的是，我們發(fā)現(xiàn)在以前沒(méi)有觀察到光效應(yīng)的常規(guī)方法中,，光對(duì)鈣鈦礦的形成速度和形貌有很強(qiáng)的影響,。”

“光是主要沉積方法和許多鈣鈦礦成分的主要因素,，”阿米塔·烏馬迪辛古補(bǔ)充說(shuō),。 “因此，在制造最先進(jìn)的鈣鈦礦器件時(shí),，對(duì)光效應(yīng)的認(rèn)識(shí)和控制是至關(guān)重要的,，在制備用于光電應(yīng)用(如太陽(yáng)能電池、LED等)的鈣鈦礦薄膜時(shí),，應(yīng)始終加以考慮,。”