改善与原始石墨烯太阳能电池在碘化铅的电影

太阳能是重要的研究和技术开发的重点收获便宜,由于其能力丰富的能源来自太阳。未来的太阳能行业需要材料具有优越的特性,并且最近金属卤化物钙钛矿已成为潜在的材料为这个目的。亚博网站下载现在,在网上发表的一篇论文ACS应用能源材料亚博网站下载探讨了改善钙钛矿使用原始石墨烯太阳能电池。

研究:原始的石墨烯对Methylammonium碘化铅电影和对太阳能电池性能的影响。图片来源:Thongsuk7824 / Shutterstock.com

收集来自太阳的能量

能源需求不断增加,成为世界变得更加发达。几个世纪以来,人类依赖化石燃料提供能源的需求,但这是建立在一个环境成本与增加碳排放和污染。太阳能已经成为一个主要的可再生能源由于无限的能源,可以收获来自太阳。

太阳能电池可以受到效率和性能问题,需要研究材料与增强属性。亚博网站下载

(一)XRPD概要(铜Kα1 /α2)的0 g-10g MAPbI₃电影在300 K。星号表示PbI的杂质₂。(b)变异的平均晶体领域MAPbI的大小₃电影与石墨烯的内容。(c)首选orientation-graphene MAPbI浓度的关系₃电影。时间的演变(d)(001)PbI的反射强度₂降解产物和(e)(110)反射MAPbI强度₃。图片来源:Redondo-Obispo C et al ., ACS出版物

钙钛矿太阳能电池:太阳能收集的未来?

太阳能电池用金属卤化物钙钛矿近年来被广泛研究的优越性能和增强属性。实验研究已经证明,这些材料可以实现25.5%的能量转换效率。亚博网站下载短短十年中,钙钛矿太阳能电池取代传统太阳能收集技术。

钙钛矿太阳能电池表现出电荷载体扩散长度长,吸收系数高、低激子结合能,和其它有利的特性,让他们选择未来能源收割设备。他们可以制造低温和具有成本效益的方法,比如解决方案处理。

然而,有一些关键技术难题需要克服如果钙钛矿太阳能电池将成为普遍的商业上可行的技术。这种太阳能电池的一个主要缺点是环境的不稳定。他们可以降解空气、湿度、紫外线、电场和温度。克服这个问题一直是近年来热门的研究主题。

利用石墨烯改善钙钛矿的太阳能电池的性能

显著的进步钙钛矿太阳能电池性能由于设备结构改进和材料。亚博网站下载最近一直在探索一种有前景的材料是石墨烯由于其独特的性质。

石墨烯是疏水性,从而增强钙钛矿太阳能电池的几个属性。首先,它能增强稳定性和电子陷阱的钝化钙钛矿晶体领域的接口。石墨烯还可以提供更好的能量水平对齐,导致更有效的设备。

(一)PL光谱随时间演化无掺杂MAPbI 400年代₃,0 g, G-doped MAPbI₃2.5克,5 g, 10 g薄膜下辐照λ_exc= 488 nm和P_公司= 18 W /厘米²。(b)归一化时间演化的PL最大强度在500年代和250年代(c) PL发射光谱在辐照。图片来源:Redondo-Obispo C et al ., ACS出版物

最近的研究表明,graphene-related材料的掺入改善了钙钛矿的太阳能电池的性能和稳定性,这将有助于实现这些设备的商业潜力。亚博网站下载例如,覆盖金属卤化物钙钛矿的二维单层石墨烯帮助设备维护其光学特性后暴露在湿度和温度。

几种不同的graphene-related材料一直在探索研究项目在过去亚博网站下载的几年里。这些包括减少氧化石墨烯,石墨烯量子点,氧化石墨烯,原始的石墨烯。每一种材料都有不同的属性和行亚博网站下载为。

原始的石墨烯和碘化铅钙钛矿太阳能电池

这项研究发表在ACS应用能源材料亚博网站下载,该团队使用原始石墨烯提高MAPbI的属性₃,一个受欢迎的钙钛矿材料。原始的石墨烯是结合金属卤化物钙钛矿形成太阳能电池的活性层。通过分析得到的石墨烯/钙钛矿材料,这是观察到15%的平均效率值高压力的条件下实现最优数量的石墨烯时使用。

(模拟)统计结果,(露天广场),平均值和标准偏差产生的ITO / SnO光电参数₂/钙钛矿/ spiro-OMeTAD /非盟设备与0 g(没有石墨烯)和石墨烯,2.5 g活跃层。(e)规范化PCE演化的非封装设备连续AM1.5G照明环境条件下(T = 25°C, RH∼40 - 60%)。(f)复合抗性,R_矩形,从阻抗光谱测量。图片来源:Redondo-Obispo C et al ., ACS出版物

此外,原始graphene-enhanced钙钛矿复合的阻力。它还提高了钙钛矿的稳定活性层,减少负面环境对材料的影响。使用原始的石墨烯保留原钙钛矿的效率的80%以上,而没有石墨烯是73%。讨论的结果修改材料的形态、结构、电子和光学性质。

通过调优和平衡石墨烯内容导致增强光伏特性。最后photoconversion效率增加,退化是推迟,晶粒尺寸增加,减少了非辐射的复合。研究小组得出的结论是,这是由于部分密封谷物没有显著形态学和增强的孔隙度的变化。

未来是什么?

这项研究的结果表明,掺杂碘化铅钙钛矿材料层的原始石墨烯提高钙钛矿的整体稳定性和电气性能的太阳能电池。亚博网站下载未来的研究提供了一个重要的垫脚石使用原始石墨烯和石墨烯材料创建低成本和高效的石墨烯/钙钛矿光伏太阳能电池。亚博网站下载

进一步的阅读

Redondo-Obispo C et al . (2021)原始的石墨烯对Methylammonium碘化铅电影和对太阳能电池性能的影响(在线)ACS出版物。可以在:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsaem.1c02738

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