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高效的太阳能电池可能与杂交钙钛矿突破

时间：2022-03-19 11:25:07 来源：

下一代太阳能电池的新型材料消除了使用铅的需要，这是该技术的主要障碍。

掺入矿物钙钛矿的太阳能电池一直是关注的焦点，因为该材料在2009年首次显示工作。使用该材料构建的太阳能电池比电流太阳能电池板更有效。目前的太阳能电池板平均捕获了15％至18％的太阳能，而已发现钙钛矿太阳能电池的效率高达28％。

但是，商业上使用这些材料存在重大障碍：材料不稳定，它们含有水溶性铅，这是一种健康危害。

现在，由普渡大学化学工程助理教授Letian Dou的科学家和工程师团队开发了一种像有机和无机材料的夹层一样，形成不使用铅的混合结构，并且具有大大提高的稳定性。

“这些结构非常令人兴奋，”窦说。“三明治结构就像今天广泛使用的半导体量子阱，这些孔在许多电子和光电器件中被广泛使用，但它们更容易产生和更容忍缺陷，”

该研究于周一（2019年11月11日）在自然化学期刊上发表。

在9月份在美国化学学会杂志上发表的论文中，科学家们将该材料纳入许多电子设备的基本组件，一个现场效应晶体管。

姚高，研究论文的主要作者和Dou的研究组博士后研究组表示，新的有机无机杂交钙钛矿材料比传统无机半导体更便宜，表现优于。此外，高说，新材料的设计策略可以作为许多其他功能混合材料的蓝图。

“太阳能电池，正如很多人都证明，可以高效，”他说。“通过我们的新技术，我们可以使混合植物材料内部更稳定。通过更换有毒铅，这些新材料更适合环境，也可以安全地用于体内的生物电体传感器。“

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参考：“有机无机杂交钙矿普通井的分子工程”由姚高，Enzheng Shi，Shibin Deng，Shibin B. Shiring，Jordan M. Snaider，Chao Liang，Buio Yuan，Ruyi Song，Svenja M.Janke，Alexander Liebman-Peláez ，Pilsun Yoo，Matthias Zeller，Budan W. Boudouris，北林廖，陈海朱，Volker Blum，易宇，Brett M. Savoie，Libai Huang和Letian Dou，2019年11月11日，自然化学.DOI：
10.1038 / s41557-019-0354-2

通过Purdue Research Countracition Officion Of Technology商业化提出了该技术的专利。这项工作得到了美国海军研究办公室（奖项N00014-19-1-2296）和Purdue戴维森化学工程学院和Purdue的Discovery Park Birck纳米技术中心。

抽象的

有机 - 无机杂交钙钛矿量子孔的分子工程

姚高，仁盛施，斯蒂芬邓，斯蒂芬B. Shiring，Jordan M. Snaider，Chao Liang，Buio Yuan，Ruyi Song，Svenja M.Janke，Alexander Liebman-Peláez，Pilsun Yoo，Matthias Zeller，Budouris，Peilin廖，陈海朱，Volker Blum，易宇，Brett M. Savoie，Libai Huang，Letian Dou

普渡大学，上海大学，杜克大学，劳伦斯伯克利国家实验室

半导体量子阱和超晶格是现代光电子中的关键构建块，但难以同时实现每层的化学成分，层厚度和带结构的无缺陷外延生长和微调，以实现所需的性能。这里，我们证明了通过容易解决方案处理步骤在Perovskites层之间结合的有机半导体构建块的电子结构的调制。通过用空心苛刻的基团官能化可以抑制共轭有机分子的强自聚集，得到单晶有机 - 钙钛矿杂种量子孔（下降至单位细胞厚）。由于原子平坦的界面和钙钛矿材料的超小夹层距离，相邻有机和无机层之间的能量和电荷转移显示出快速有效。由于保护庞大的疏水性有机基团，所得到的2D杂交钙酸盐非常稳定。

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