据科学家称，将离子引导到钙钛矿材料中的定义途径上增加了钙钛矿太阳能电池的稳定性和操作性能。亚博网站下载该发现为新一代太阳能电池技术奠定了基础，这些太阳能电池技术更轻，更灵活，更有效。
图片来源：北卡罗来纳州立大学。
通过其结晶结构鉴定的钙亚博网站下载钛矿材料比硅吸收更多的光。这表明钙钛矿太阳能电池比硅太阳能电池更薄，更轻。
这为许多新技术打开了大门，例如柔性，轻巧的太阳能电池或分层太阳能电池（称为串联），这些太阳能电池比今天在所谓的太阳能农场中使用的太阳能收获技术要高得多。人们有兴趣将钙钛矿材料整合到硅太阳能电池技术中，这将从25％提高到40％，同时也利用现亚博网站下载有的基础设施。
Aram Amassian，北卡罗来纳州立大学的研究通讯作者兼材料科学与工程学教授亚博网站下载亚博老虎机网登录
此外，很难使用钙钛矿材料，因为钙钛矿太阳能电池的长期操作稳定性尚未实亚博网站下载现。
钙钛矿是离子材料，这意味着当将电压施加到它们亚博网站下载上时，离子会通过它们移动。这些搬迁离子被认为会导致材料的化学和结构变化，从而使其效率低下且不稳定。为了使实用的钙钛矿太阳能电池，科学家必须解决这个问题。
我们没有找到一种防止离子通过钙钛矿材料移动的方法，但是我们发现可以将这些离子引导到安全的导管中，不会损害该材料的结构完整性或性能。亚博网站下载这是向前迈出的一大步。
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在这种情况下，安全导管称为晶界。钙钛矿材料具有多种晶体亚博网站下载结构。当钙钛矿被“生长”时，它是一系列晶体（或“谷物”）形成的，它们彼此融合。这些谷物负责吸收光并产生导致电流的电荷。
这些晶粒中的每一个都具有相同的结晶结构，但它们的定向略有不同。晶界是两个晶粒聚集在一起的区域。
我们发现，当离子主要沿晶界移动时，谷物可以更好地保护损伤。将其与已经知道的钙钛矿材料结合在一起，很明显，当晶粒边界较弱时，问题开始了，这使离子本身更容易进入谷物本身亚博网站下载。
Masoud Ghasemi，宾夕法尼亚州立大学研究员的第一作者和相应作者的研究
Masoud Ghasemi是前博士后研究员NC状态。
Masoud Ghasemi补充说：“设计保护晶粒的更强的晶界对于阻止迁移离子和其他有害物种（例如氧气）进入谷物，减轻材料中有问题的化学和结构变化至关重要。”
Amassian详细说明：“这是一个重要的见解，因为我们可以使用既定的技术来设计钙钛矿材料及其晶界。亚博网站下载现在，我们可以利用这些方法来保护谷物。我们演示了这些技术在本文中如何增强晶界。简而言之，我们现在知道需要做些什么才能使更稳定。”
这项研究还可以帮助开发更有效的储能技术。
Amassian总结说：“这项工作促进了我们对离子如何通过任何可以携带电荷的结晶材料移动的基本理解，而不仅仅是卤化物钙钛矿。我们很高兴与从事储能的同事谈谈这可能会为更快的离子导体的工程提供信息。”
这项研究是根据美国海军研究办公室的资助，根据赠款编号N00014-20-1-2573进行。国家科学基金会，根据赠款编亚博老虎机网登录号CHE-1848278；以及美国能源部的能源效率和可再生能源办公室根据赠款编号DE-EE0009364。
期刊参考
Ghasemi，M。，等。（2023）一个多尺寸离子扩散框架阐明了金属卤化物钙钛矿中的扩散 - 稳定性 - 疾病连接。自然材料亚博网站下载。doi.org/10.1038/S41563-023-01488-2。
来源：https://www.ncsu.edu/