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胍盐有助于稳定钙钛矿太阳能电池

<p>钙钛矿太阳能电池原型</p><p>图片来源:Alain Herzog / EPFL将胍盐纳入钙钛矿太阳能电池,在全日照测试条件下将其效率稳定在19%,持续1000小时</p><p>这项由EPFL开展的研究发表在Nature Energy上</p><p>随着硅太阳能电池的功率转换效率达到25%左右,钙钛矿现在已成为市场下一代光伏发电的理想选择</p><p>特别是,有机 - 无机卤化铅钙钛矿提供制造多功能性,可以转化为更高的效率:研究表明,采用简单和低成本工艺制造的不同太阳能电池架构的光伏性能超过20%</p><p>钙钛矿领域面临的主要挑战不是效率,而是稳定性</p><p>与硅电池不同,钙钛矿是软晶体材料,并且由于随时间的分解而易于出现问题</p><p>在商业背景下,这使得钙钛矿的价格高于传统的硅电池</p><p>因此,在合成钙钛矿材料方面已经进行了许多努力,其可以随时间保持高效率</p><p>这是通过将不同的阳离子(带正电的离子)引入钙钛矿的晶体结构中来完成的</p><p>尽管通过将无机阳离子如铯或铷混合到钙钛矿组合物中已经报道了成功,但是这些溶液实施起来往往困难且昂贵</p><p>同时,到目前为止,还没有找到能够提高效率和稳定性的有机 - 并且更容易合成 - 阳离子</p><p>现在,穆罕默德Khaja Nazeeruddin在洛桑联邦理工学院的瓦莱·沃利斯的实验室,与科尔多瓦大学的同事,已经发现,他们可以通过引入大的有机阳离子胍(CH6N3 +)进入甲铵碘化铅钙钛矿,这是最中提高钙钛矿的稳定性今天该集团有前途的替代品</p><p>与现有技术的MAPbI3相比,在连续光照下新型MA(1-x)GuaxPbI3钙钛矿材料的稳定性测试</p><p>还提供了器件结构和模拟晶体结构的示意图(信用:MK Nazeeruddin / EPFL)科学家表明,胍盐阳离子插入到钙钛矿的晶体结构中,增强了材料的整体热稳定性和环境稳定性,克服了什么是在该领域中称为“Goldschmidt公差因子极限”</p><p>这是钙钛矿晶体稳定性的指标,其描述了特定离子与其的相容性</p><p>理想的Goldschmidt容差因子应小于或等于1; guanidinium's只有1.03</p><p>该研究发现,添加胍盐可显着提高钙钛矿的材料稳定性,同时在连续光照下实现平均功率转换效率超过19%(19.2±0.4%)并稳定此性能1000小时,这是标准的实验室测试用于测量光伏材料的效率</p><p>科学家估计这相当于实际使用的1333天(或3</p><p>7年) - 这是基于该领域使用的标准标准</p><p> Nazeeruddin教授解释说:“温度每增加10度,标准加速因子为2,估计加速因子为85°C,而温度为25°C</p><p>因此,相当于55°C的1000小时将是8000小时</p><p>我们的细胞在60°C下进行,因此数量可能更高</p><p>假设相当于6小时全日照/天,或250Wm-2平均辐照度(相当于北非),总天数为1333,相当于44.4个月和3.7年的稳定性</p><p>然而,对于标准太阳能电池认证,还需要进行一系列压力测试,包括温度循环和湿热</p><p>“”这是钙钛矿领域的一个基本步骤,“Nazeeruddin说</p><p> “它提供了钙钛矿设计的新范例,因为超出公差因子限制的进一步探索可能对阳离子混合物具有普遍性,同时通过增加无机骨架内的H键数量来保持3D结构具有更高的稳定性 - 这是我们现在接近的一个问题“出版物:Alexander D. Jodlowski等人,”大型胍盐阳离子与碘化钙钙钛矿中的甲基铵混合,效率高达19%的太阳能电池,“Nature Energy,2017年12月8日; DOI:s41560-017-0054-3来源:

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