鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的微觀研究

對(duì)該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的深入研究表明，自旋態(tài)的變化是由空穴傳輸?shù)淖兓约敖缑骐娕紭O層的形成引起的。因此得出結(jié)論，可以通過改善空穴傳輸材料中的電荷遷移率并防止電偶極子層的形成來防止電池劣化。

丸本教授說：“確定自旋態(tài)的變化與器件性能有關(guān)，這大大拓寬了我們對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的理解。” “我們希望我們的發(fā)現(xiàn)將為太陽(yáng)能電池的持續(xù)開發(fā)提供有價(jià)值的新起點(diǎn)，并有助于加速實(shí)現(xiàn)具有成本效益的綠色能源的現(xiàn)實(shí)。”

世界各地的消費(fèi)者都在要求更綠色的能源。因此，優(yōu)化太陽(yáng)能電池的性能和經(jīng)濟(jì)可行性是重要的研究重點(diǎn)。提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的效率是一個(gè)特別優(yōu)先事項(xiàng)。然而，較少的重點(diǎn)放在理解什么使電池性能惡化上。現(xiàn)在，筑波大學(xué)研究人員的最-新發(fā)現(xiàn)提供了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的微觀研究，以彌補(bǔ)知識(shí)缺口。

有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦是用于太陽(yáng)能電池的有吸引力的材料，因?yàn)樗鼈円子谥苽淝伊畠r(jià)地制備和吸收寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。使用鈣鈦礦層作為光敏材料的太陽(yáng)能電池正在得到不斷改進(jìn)，尤其是其功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)現(xiàn)已超過25%。

但是，僅專注于改善PCE可能會(huì)導(dǎo)致研究人員錯(cuò)過向前邁出的重要一步，這可能是由于對(duì)潛在機(jī)制的更詳細(xì)了解所致。例如，是什么導(dǎo)致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能下降的問題是一個(gè)尚未得到全面回答的重要問題。

眾所-周知，空氣中的氧氣和濕氣等外部因素會(huì)損害鈣鈦礦層。但是，人們對(duì)影響電池性能的內(nèi)部變化知之甚少。因此，研究人員使用電子自旋共振(ESR)光譜研究了劣化機(jī)理。

研究通訊作者丸本和宏教授解釋說：“我們對(duì)鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池在使用過程中進(jìn)行了ESR光譜分析，這為我們提供了分子水平變化的實(shí)時(shí)圖像。” “特別是，在測(cè)量太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性時(shí)，我們觀察了太陽(yáng)能電池層中的電荷和缺陷以及相關(guān)的自旋狀態(tài)。這使我們能夠了解這些因素之間的關(guān)系。”