研究揭示了原位晶体生长的无铅植物

铅基的佩洛夫斯基特是生产太阳能电池板的有希望的材料。亚博网站下载它们有效地将光线变为电力，但它们也提出了一些主要缺点：最有效的材料不是很稳定，而铅是一个有毒的元素。亚博网站下载

格罗宁根大学科学家正在研究潜在铅的佩罗夫斯基斯的替代品。显着影响这些太阳能电池效率的两个因素是形成太阳能电池中材料的薄膜和材料的结构。亚博网站下载因此，研究原位是如何对无铅钙钛矿晶体形成以及晶体结构如何影响太阳能电池的功能。该研究的结果在期刊上发表先进的功能材料亚博网站下载3月31日。

基于Hybrid Perovskites的光伏电池于2009年首次推出，并且随着标准硅太阳能电池的快速变为高效。这些材料具有亚博网站下载非常独特的晶体结构，称为Perovskite结构。在理想的立方体单元细胞中，阴离子在中央阳离子周围形成八面体，而立方体的角落被其他更大的阳离子占据。不同的离子可用于创建不同的钙锌矿。

旋涂

使用佩罗夫斯基特作为中央阳离子的钙钛矿获得了太阳能电池的最佳结果。由于这种金属是有毒的，已经开发了基于锡的替代品，例如甲脒碘化锰（Fasni_3.）。这是一个有希望的材料;然而，它缺乏一些铅基材料的稳定性。亚博网站下载已经尝试混合3D Fasni_3.具有分层材料的晶体，含有有机阳离子苯乙基氨基亚博网站下载铵（豌豆）。

我的同事，Maria Loi教授和她的研究团队表明，增加少量这种豌豆会产生更稳定和高效的材料。然而，增加了很多，降低了光伏效率。“

Giuseppe Portale，格罗宁根大学助理教授

这就是Portale进来的地方。Perovskites是由Photichysics和Optoelectronics Maria Loi教授研究过很长时间的，而Portale则开发了一种X射线衍射技术，使他能够在旋转期间实时研究薄膜的快速形成- 从解决方案中涂抹。在实验室规模中，钙钛矿膜通常由旋涂制成，该方法是将前体溶液递送到快速纺丝基板上的方法。随着溶剂蒸发的晶体生长。在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施（ESRF）的Beamline Bm26b-dubbles，Portale调查了锡钙矿膜形成过程中发生的事情。

界面

我们的初始想法是基于EX的原因调查，是所取向的晶体从衬底表面向上生长。“

Giuseppe portale，助理教授，格罗宁恩大学

然而，原位结果表明相反：晶体开始在空气/溶液界面处生长。在他的实验期间，他使用了3D Fasni_3.添加不同量的2D PEASNI_4.。在纯3D钙钛矿中，晶体开始在表面形成，而且在整体溶液中形成。然而，添加少量的2D材料抑制的体积结晶，并且晶体仅从界面增长。

'豌豆分子在Perovskites的前体溶液中发挥活跃作用，通过在晶体边缘的协调中稳定定向的3D样晶体的生长。此外，豌豆分子防止在体相中成核，因此Portale解释说，晶体生长仅在空气/溶剂界面处发生。所得薄膜由位于薄膜底部的对齐的3D样钙钛矿和最小量的2D样钙钛矿组成。添加低浓度的2D材料产生稳定且有效的光伏材料，而效率在该2D材料的高浓度下显着降低。

绝缘子

Portale和LOI的实验可以解释这一观察结果：'2D样钙钛矿位于基板/胶片界面。将2D材料的含量增加到高于一定量导致形成用作绝缘体的延伸的2D样有机层，对设备的效率有害效果。该研究的结论是必须防止形成该绝缘层的形成，以实现高效稳定的锡钙矿。“下一步是实现这一点，例如通过使用溶剂，温度或特定的钙钛矿/衬底相互作用，这可以分解该厚绝缘层的形成。

来源：https://www.rug.nl/