硫属钙钛矿钙钛矿的能量传输机制被映射为太阳能用途

时间：2022-03-18 11:25:06 来源：

工程师已经在一种称为硫族钙钛矿的先进纳米材料的晶格中表征了热能转化机理，并展示了其“可调性”，这对于其在太阳能发电中的潜在用途非常重要。

为了在未来几十年内广泛使用太阳能电池，研究人员必须解决两个主要挑战：提高效率和降低毒性。

太阳能通过将光转换为能量的过程进行工作，这种过程称为光伏效应。当某些感光材料包装在一个“电池”中时，它们具有将光能转化为电能的能力。

当今大多数太阳能电池都需要高度加工的硅。该处理对人类和环境产生毒性影响。根据2015年在AZO Materials上发表的一篇文章，自从第一个太阳能电池被开发以来，已经取得了许多进步，但是平均效率仍然远远低于30％，许多电池几乎没有达到10％的效率。

（a）侧视图和（b）俯视图描绘了畸变正交晶状钙钛矿相中的CaZrSe3。

研究人员最近一直在研究一种材料-一种新兴的硫属钙钛矿型CaZrSe3-由于其显着的光学和电学性能而在能量转换应用中显示出了巨大的潜力。

利哈伊大学（University of Lehigh University）机械工程学助理教授Ganesh Balasubramanian说：“这些材料在太阳能转换应用中具有广阔的前景。”罗森工程与应用科学学院。“人们可以将它们设计为太阳能热电材料，将太阳的热能转换为可用的电能。”

Balasubramanian与博士后学生Eric Osei-Agyemang和本科生Challen Enninful Adu合作，首次揭示了有关硫族化物钙钛矿CaZrSe3的基本能量载体性质的第一手知识。他们在NPJ计算材料的一篇文章中发表了他们的发现：“硫族化物钙钛矿CaZrSe3的超低晶格导热系数有助于提高热电性能。”这项工作是对同一小组最近发表在《高级理论和模拟》上的文章的补充，该文章名为“为实现高热电效率而在硫族化物钙钛矿CaZrSe3中掺杂和各向异性相关的电子传输”。

Balasubramanian说：“它们共同提供了这些材料的运输特性的整体视图。”“他们还证明了硫族钙钛矿CaZrSe3可以潜在地用于废热回收或将太阳能转化为电能。”

为了得出他们的结果，研究小组进行了量子化学计算，检查了这些材料的电子和晶格性质，以得出有用的材料传输信息。

Balasubramanian说，有关通过硫族化物等先进材料进行能量传输可以通过纳米结构进行调整的消息应该受到该领域其他研究人员的欢迎，这使科学家们更接近于应用这些技术来实现更便宜，更高效的太阳能生产方法。而且毒性较小。

参考：Eric Osei-Agyemang，Challen Enninful Adu和Ganesh Balasubramanian的Eric Osei-Agyemang，2019年12月4日，npj计算材料，“硫族钙钛矿CaZrSe3的超低晶格导热性有助于提高热电性能”。
10.1038 / s41524-019-0253-5

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