写的AZoM2020年2月13日
根据最近的一项研究，钙钛矿材料可能用于先进的太阳能电池。亚博网站下载发表在《Acta Materialia该研究发现，虽然钙钛矿薄膜有容易开裂的倾向，但这种裂缝可以用少量的热或一定的压缩容易愈合。
裂纹的钙钛矿膜(左)可以完全愈合(右)与一些压缩或一点热。图片来源:Padture Lab/Brown University。
科学家们表示，这一发现预示着使用低成本的钙钛矿来补充或替代昂贵的硅，而硅通常用于太阳能电池技术。
钙钛矿太阳能电池的效率增长非常快，现在可以与实验室中的硅电池竞争。每个人都在追求高效，这很重要，但我们也需要考虑长期耐用性和机械可靠性，如果我们要把这种太阳能电池技术带入市场。这就是这项研究的目的．
Nitin Padture，布朗大学工程学院研究负责人和教授
Padture同时也是麻省理工学院分子与纳米尺度创新研究所的所长布朗大学．
钙钛矿是一种广泛的晶体材料，在2009年，它们最初被集成到太阳能电池中。亚博网站下载前几代钙钛矿太阳能电池的能量转换效率约为4%，但目前已超过25%——基本上与传统硅电池相同。
钙钛矿太阳能电池提供了一个主要的好处，那就是，它们可以以硅的一小部分成本开发，从而潜在地降低与太阳能安装相关的成本。此外，钙钛矿可以制作成既柔韧又半透明的薄膜，这可能为背包或帐篷中柔韧、轻便的太阳能电池或发电窗铺平道路。
然而，生产钙钛矿太阳能电池的简单和经济的方法是有成本的。
在材料科学，容易制作亚博老虎机网登录的东西也容易被破坏。钙钛矿确实如此，因为它很脆。但在这里我们展示了它们也很容易修复钙钛矿薄膜中的裂纹可以通过压缩或中热来修复．
Nitin Padture，布朗大学工程学院研究负责人和教授
Padture领导了这项研究。
在最新的研究中，该研究的第一作者、在Padture实验室工作的博士生Srinivas Yadavalli在塑料基底上沉积了钙钛矿薄膜。Yadavalli随后弯曲基体，在钙钛矿薄膜上施加拉伸(拉开)应力，同时，使用扫描电子显微镜(SEM)来识别裂纹。
当薄膜上出现裂缝时，科学家们将衬底朝反向弯曲，以检查这些裂缝是否能被压缩应力修复。果然，SEM成像显示，裂纹完全消失了。
为了确保裂缝完全愈合，而不是简单地隐藏起来，研究小组采用了一种叫做x射线衍射的方法。通过量化材料原子晶格的尺寸，该方法可以显示以前的裂纹部位目前是否能够承受机械载荷——这是裂纹确实愈合的明确迹象。这些试验还显示了完全愈合的裂缝。
研究人员发现，热对愈合裂缝同样有效。高达100°c的温度——相对于材料科学标准来说是适中的加热温度——足以完全愈合钙钛矿薄膜中的裂缝。亚博老虎机网登录
Padture表示，这项研究的主要目的是深入了解钙钛矿材料的基本特性，并补充说，需要进行更多的研究，以开发在商业环境中使用这一信息的新方法。亚博网站下载
然而，钙钛矿薄膜很容易愈合，这一点可能会使这些类型的太阳能电池转向商业化。
这是好消息。这表明，相当简单的修复方法可能有助于保持这类太阳能电池的性能．
Nitin Padture，布朗大学工程学院研究负责人和教授
戴正红、周华和周媛媛是这项研究的共同作者。这项研究由海军研究办公室(N00014-17-1-2232)和国家科学基金会(OIA-1538893)资助。亚博老虎机网登录它使用了先进光子源的资源，由阿贡国家实验室(DE-AC02-06CH11357)运行的科学用户设施的能源办公室。亚博老虎机网登录
来源:https://www.brown.edu/