钾可以提高下一代太阳能电池的效率

一个国际研究小组由剑桥大学发现碘化钾的加入“修复”了缺陷和固定离子运动，这些缺陷到目前为止一直制约着经济型钙钛矿太阳能电池的效率。这些下一代太阳能电池可以作为目前硅基太阳能电池的效率提升层，或制成独立的太阳能电池或彩色led。研究结果发表在《自然》杂志上。

研究中使用的太阳能电池是基于金属卤化物钙钛矿的，这是一种潜在的离子半导体材料，在短短几年的发展中，在将阳光转化为电能的效率方面，目前可以与商业薄膜光伏技术相匹敌。欧洲杯足球竞彩钙钛矿价格低廉，易于在低温下制造，这使得它们对下一代太阳能电池和照明具有吸引力。

不管钙钛矿的潜力如何，一定的局限性阻碍了它们的一致性和效率。钙钛矿晶体结构中的微小缺陷，即陷阱，会导致电子在其能量被利用之前被“卡住”。电子在太阳能电池材料中移动越容易，这种材料将光子(光的粒子)转化为电能的效率就越高。欧洲杯猜球平台另一个问题是，当被照亮时，离子可以在太阳能电池中四处移动，这可能会导致带隙的变化——材料吸收的光的颜色。

到目前为止，我们还不能使这些材料在我们需要的带隙中保持稳定，所以我们一直试图通过调整钙欧洲杯足球竞彩钛矿层的化学成分来固定离子运动。这将使钙钛矿可以用作多功能太阳能电池或彩色发光二极管，这本质上是反向运行的太阳能电池。

山姆·斯特兰克斯博士，剑桥大学卡文迪许实验室

在这项研究中，研究小组通过在钙钛矿墨水中加入碘化钾来修改钙钛矿层的化学成分，然后这些钙钛矿墨水自组装成薄膜。该方法与滚到滚过程相匹配，这意味着它是可扩展的和经济的。碘化钾在钙钛矿的顶部开发了一层“装饰”层，具有“修复”陷阱的作用，这样电子可以更自由地移动，同时阻止离子移动，这使得材料在首选带隙处更稳定。

该团队证明了钙钛矿带隙的良好性能，该带隙适用于硅太阳能电池或另一钙钛矿层，即所谓的串联太阳能电池。硅串联太阳能电池是钙钛矿最可能的首次普遍应用。通过集成钙钛矿层，光可以更有效地从更大范围的太阳光谱中收集。

”钾稳定了我们想要的串联太阳能电池的钙钛矿带隙，并使它们更发光，这意味着更高效的太阳能电池。”他的研究是由欧盟和欧洲研究理事会的“地平线2020计划”资助的。“它几乎完全控制钙钛矿中的离子和缺陷。

我们发现钙钛矿非常耐添加剂-你可以添加新的成分，他们会表现得更好。与其他光伏技术不同，我们不需要添加额外的一层来提高性能，添加剂只需与钙钛矿油墨混合即可。

Mojtaba Abdi-Jalebi，剑桥大学卡文迪许实验室博士候选人

钙钛矿和钾器件在测试中显示出良好的稳定性，在将光转化为电的效率为21.5%，与最好的钙钛矿基太阳能电池类似，但不太低于硅基太阳能电池的实际效率限制，29%。串联电池由两个钙钛矿层组成，具有合适的带隙，其理论效率极限为45%，实际效率极限为35%，均大于硅的实际效率边界。“你的钱能换来更多的权力，”Stranks说。

这项研究也得到了英国皇家学会和工程与物理科学研究理事会的部分支持。欧洲杯线上买球这个国际团队包括来自剑桥大学、谢菲尔德大学、瑞典乌普萨拉大学和荷兰代尔夫特理工大学的科学家。

参考:

Mojtaba Abdi-Jalebi等，“通过钾钝化使卤化物钙钛矿的发光最大化和稳定”。“自然(2018)。DOI: 10.1038 / nature25989