铅卤化物钙钛矿可能导致更有效的太阳能电池

在称为Perovskites的一组材料亚博网站下载中，最令人着迷的是能够将太阳能转换为电力的材料，就像当今的硅太阳能电池一样有效。该材料也可以更轻松，更具成本效益。

But there is one major issue—among the four potential atomic phases, or configurations, assumed by this unique material, three phases are efficient but unstable at room temperatures and in normal environments, and they rapidly return to the fourth phase, which is completely impractical for solar applications.

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室能源部（DOE）现在已经确定了一种新的解决方案 - 无用的材料版本可以简单地放置在钻石砧室中，并在高温下挤压。这个过程将材料的原子结构推向了有效的配置，并以相对潮湿的空气和室温下的方式保持这种方式。

团队已经解释了研究结果自然通讯journal.

这是第一次使用压力来控制这种稳定性的研究，并且确实打开了很多可能性。现在，我们已经找到了这种准备材料的最佳方法，可以将其扩展为工业生产，并使用这种相同的方法来操纵其他钙钛矿阶段。

SLAC国家加速器实验室的参谋科学家Yu Lin

Lin is also an investigator at the Stanford Institute for Materials and Energy Sciences.

搜索稳定性

“ Perovskites”这个名称来自具有相同原子结构的天然矿物。在此示例中，小组研究了铅卤化物钙钛矿，该盐是铯，铅和碘的混合物。一个材料相称为黄相，缺乏真实的钙钛矿结构，因此不能在太阳能电池中使用。

但是研究人员一段时间以前发现，如果以特定方式处理该阶段，它将转换为黑色钙钛矿相，在将太阳能转换为电能方面非常有效。

这使它受到了极大的追捧，并且是大量研究的重点。

温迪毛教授兼研究合着者，斯坦福·斯坦福材料与能源科学研究所亚博网站下载亚博老虎机网登录

遗憾的是，这种黑色阶段在结构上不稳定，并且倾向于快速倒入无用的配置。除此之外，黑色阶段仅在升高的温度，添加的毛泽东和科学家需要解决这两个问题之前，才能在阶段应用于实际设备之前解决这两个问题。

以前已经尝试过使用温度，应变或化学的稳定这些黑色相，但是在无湿环境中，这并不能反映太阳能电池在的现实世界条件。这项新研究在更现实的工作环境中综合了温度和压力。

压力和热量可以解决问题

与毛泽东斯坦福大学研究团队的合作者和林卡·卡鲁纳达萨教授，林和冯·凯（Feng Ke）（一名博士后研究员）合作，开发了一个设置，其中在所谓的钻石虫细胞中的钻石尖端之间挤压了黄期晶体。保持压力静止，研究人员将黄相晶体加热到450°C，然后将其冷却。

团队补充说，在适当的温度和压力组合下，晶体从黄色变为黑色，并在压力释放后继续保持在黑色相位。

The crystals, however, were resistant to deterioration from moist air and continued to remain efficient and stable at room temperatures for 10 to 30 days or beyond.

通过许多技术（包括X射线）的分析验证了材料的晶体结构的转移，以及模拟理论家Chunjing Jia和Thomas Devereaux的估计，可以更好地理解压力如何改变结构并维持黑色阶段。

将晶体变化为黑色并以这种方式维护所需的压力约为大气压力的1,000至6,000倍，即在合成钻石扇区定期使用的压力的十分之一。

因此，额外研究的目标之一将是将研究人员从钻石砧细胞实验中理解的内容转移到行业，并升级将其带入制造领域的过程。

其他神经调查人员是温迪·毛和赫马马拉·卡鲁纳达萨。该研究是在Argonne国家实验室的高级光子来源和劳伦斯·伯克利国家实验室的高级光源进行的。该研究还使用了国家能源研究科学计算中心（NERSC）的资源。这三个都是科学用户设施办公室。亚博老虎机网登录

科学科学办公室为这项研究提供了重大资亚博老虎机网登录金。

期刊参考：

Ke，F。，et al。（2021）保留强大的CSPBI₃钙钛矿相通过压力定向的八面体倾斜。自然通讯。doi.org/10.1038/S41467-020-20745-5。

Source:https://www6.slac.stanford.edu/