研究制定新技术创造完美的下一代太阳能材料

一个耸人听闻的新型太阳能材料称为卤化有机-无机钙钛矿可能很快使美国实现其太阳能电网目标和脱碳。钙钛矿太阳能材料比硅稀释剂一千倍,亚博网站下载可以改变应对各种颜色的太阳光谱只是通过改变他们的成分组合。

通常捏造methylammonium等有机分子和无机碘化铅等金属卤化物混合钙钛矿太阳能材料有很高的容忍缺陷的分子结构和吸收可见光比硅更能干地,太阳能行业的标准。亚博网站下载

总而言之,这些特性使得钙钛矿潜在活性层不仅在光电(技术,将光转化为电力),而且在其他类型的电子仪器或控制光反应包括发光二极管(led)、激光器和探测器。

但“尽管钙钛矿提供极大地扩大太阳能潜力巨大,他们还没有商业化,因为他们长期稳定可靠的合成和长期挑战科学家,”研究员卡罗琳Sutter-Fella说分子铸造,纳米科学的用户设备亚博老虎机网登录劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)。“现在,通往完美的钙钛矿可能很快就会触手可及。”

最近的一次自然通讯研究共同Sutter-Fella州太阳能材料生产可以由一个先进的新仪器,使用辅助两种光-可见激亚博网站下载光和无形的x射线研究钙钛矿材料的晶体结构和光学特性,因为它是合成。

当人们制造太阳能薄膜时,他们通常有一个专门的合成实验室,需要去另一个实验室”来形容它。与我们的发展,你可以完全合成和表征材料在同一时间,在同一地方。

卡罗琳Sutter-Fella,科学家,分子铸造,劳伦斯伯克利国家实验室

在这项研究中,Sutter-Fella聚集了一个国际知名的研究人员和工程师团队为x射线beamline端站用激光在伯克利实验室的先进光源(ALS)。

新仪器的高度强x射线光允许科学家测试钙钛矿材料的晶体结构和揭示快速化学过程的细节。例如,它可以用来描述什么发生在第二个之前和之后的固化剂将液体前驱溶液转化为固体薄膜。

同时,激光可以用来开发电子和空穴(电荷载体)钙钛矿薄膜,允许研究人员查看太阳能材料的反应,是否作为成品或在材料合成的过渡阶段。

用激光装备x射线beamline端站赋予用户同时探测这些互补的属性。

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这种组合的并发测量可能成为的一部分程序工作流程跟踪的钙钛矿和其他功能材料在实时处理和质量控制。亚博网站下载

钙钛矿的电影通常是由旋转涂布,廉价的方法,不需要昂贵的设备或复杂的化学设置。app亚博体育钙钛矿的情况变得更加美好,当一个人认为能源密集型它仅仅是如何合成硅太阳能设备。而硅需要加工温度约为2732°F,钙钛矿可以毫不费力地从解决方案在环境温度下合成302°F。

第一作者Shambhavi普拉塔普,研究使用的x射线分析薄膜太阳能材料,有一个关键的角色在创建工具作为ALS博士研究员。亚博网站下载她最近完成了她的博士研究Muller-Buschbaum组在慕尼黑工业大学。

“仪器将允许研究人员文件多小事情通常是理所当然的可以在材料质量和性能有很大的影响,”普拉塔普说。

可再生的和以低成本高效的太阳能电池,一切都很重要。

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她补充说,这项研究是一个团队努力,遍历范围广泛的学科。

这项研究最近的章在身体的工作Sutter-Fella收到了伯克利实验室职业生涯早期实验室指导研究和开发(LDRD)奖在2017年。

我们知道,研究团体感兴趣在ALS使用这个新功能。现在我们要友好,这样更多的人可以利用这个端站。

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设备设计是由ALS高级科学工程助理乔纳森松弛。慕尼黑工业大学的Peter Muller-Buschbaum共同研究。其他合作者包括Tze-Bin歌,芬恩Babbe Camelia斯坦Zhenghao元,蒂娜,尼古拉Barchi,扎克哈伯和Nobumichi田村。

这项研究得到了美国能源部科学办公室的支持,伯克利实验室的早期生涯实验室指导研究和发展计划,德国研究基金亚博老虎机网登录会和巴伐利亚合作研究项目太阳能技术混合(SolTech)计划。

先进的光源和分子铸造DOE国家用户伯克利国家实验室的设施。

2019年这个视频,第一作者Shambhavi普拉塔普的慕尼黑工业大学讨论如何她研究薄膜太阳能材料使用x射线在肌萎缩性侧索硬化症。亚博网站下载视频来源:玛丽莲·萨金特/伯克利实验室

期刊引用:

普拉塔普,S。等。(2021)。失去平衡结晶过程的有机-无机杂化钙钛矿在旋转涂布。自然通讯。doi.org/.10.1038/s41467 - 021 - 25898 - 5。

来源:https://www.lbl.gov/