写的AZoM2019年8月27日
依靠钙钛矿来利用阳光的太阳能电池必然会获得能量转换效率，这是基于对这些光伏材料的结构-性质联系的原子级理解。亚博网站下载
王凯(左)和Stefaan De Wolf正在研究他们的钙钛矿太阳能电池。(©2019 KAUST)
科学家从KAUST太阳能中心观察了组成变化对钙钛矿薄膜结构、组织和光伏性能的影响原位．
混合钙钛矿已成为经济高效太阳能电池的主要部件，因为它们比传统的硅基太阳能电池材料更容易制造，成本更低。亚博网站下载此外，它们还具有独特的光电特性，包括缺陷容忍度和高光吸收，从而使太阳能电池在单独使用或与硅一起使用时，能产生最高的电能转换效率，达到24%至28%。混合钙钛矿还优于单结硅太阳能电池。
太阳能电池的性能和稳定性依赖于薄膜的形态，特别是它们在所谓的光活性α-相的结晶能力。由铅组成的钙钛矿有将不同卤化物(如碘和溴的阴离子形式)与甲酰胺、铯、甲基铵和其他阳离子的混合物结合起来的趋势。
与单卤化物、单阳离子类似物相比，它们的转换效率和热稳定性都创下了记录。但是，这些混合卤化物，混合阳离子的钙钛矿薄膜只有通过让其它post-deposition方法。这限制了对其从溶胶-凝胶前驱体到固态生长的调控机制的理解，阻碍了提高器件稳定性和性能的尝试。
目前，Stefaan De Wolf，他的博士后王凯和同事研究了卤化物，阳离子和抗溶剂滴对混合卤化物，混合阳离子钙钛矿薄膜的影响。使用一个原位利用x射线散射法，研究人员监测了自旋镀膜过程中薄膜的结构发展。
x射线方法在原子尺度上研究了从溶胶-凝胶前驱体到固态的薄膜，并提供了凝固过程中晶体中间产物的发展数据。科学家们还将这些薄膜集成到太阳能电池中，并评估了随后设备的稳定性和性能。
我们的研究为高性能钙钛矿太阳能电池的多组分体系的结晶提供了关键的见解．
王凯，博士后，研究员，科大太阳中心
卤化物和阳离子组成的变化从根本上影响了钙钛矿前驱体在旋转涂层过程中的凝固，以及在添加抗溶剂后所需的α-相的形成。
当溶胶-凝胶结构瓦解，产生基于前驱混合物的结晶副产品时，通过添加抗溶剂来生产高质量薄膜所需的时间结束了。因此，调整卤化阳离子混合物可以延缓这种坍塌，将抗溶剂滴液窗口从几秒钟扩大到几分钟。
此外，钙钛矿中同时掺入铷和铯离子可协同促进α-相的发展。只要在此期间集成了抗溶剂，这个窗口的长度对产生的太阳能电池性能的影响很小。
这些发现为钙钛矿配方的发展提出了新的指导方针，钙钛矿配方可以进一步稳定溶胶-凝胶状态，并促进其转化为所需的钙钛矿相。
这对于实现更好的性能，可重复，成本效益和可扩展的钙钛矿太阳能电池制造至关重要．
王凯，博士后，研究员，科大太阳中心
该团队的目标是将这一知识转移到其他沉积技术上，以便开发出可供市场使用的钙钛矿太阳能电池。
在太阳能电池领域，微小的调整就能取得巨大的成功
KAUST的亚博网站下载材料科学家正在使用原位x射线散射技术，为高性能钙钛矿太阳能电池的多组分体系的结晶提供关键的见解。(©2019 KAUST)
来源:https://discovery.kaust.edu.sa/en