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为电子应用提供纳米材料的新方法,材料科学家发现钙钛矿是一类可用于低成本、高性能太阳能电池和 LED 的有前途的材料,中国机械网,okmao.com
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为电子应用提供纳米材料的新方法,材料科学家发现钙钛矿是一类可用于低成本、高性能太阳能电池和 LED 的有前途的材料
2021年08月03日    阅读量:2095    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

加州大学洛杉矶分校的材料科学家及其同事发现,钙钛矿是一类可用于低成本、高性能太阳能电池和 LED 的有前途的材料,它具有以前未使用的分子成分,可以进一步调整钙钛矿的电子特性。


钙钛矿材料以俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基 (Lev Perovski) 的名字命名,具有陶瓷等无机分子的晶格结构,以及贯穿始终的有机分子。到目前为止,这些有机分子似乎只起到结构作用,不能直接影响钙钛矿的电子性能中国机械网okmao.com


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由加州大学洛杉矶分校领导的一项新研究表明,当有机分子设计得当,它们不仅可以保持晶格结构,而且有助于材料的电子特性。这一发现为改进材料设计开辟了新的可能性,这将导致更好的太阳能电池和 LED。详细介绍这项研究的研究最近发表在《科学》杂志上。


“这就像找到一只会玩新花样的老狗,”加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的 Carol 和 Lawrence E. Tannas Jr. 工程教授、该研究的首席研究员 Yang Yang 说。“在材料科学中,我们一直在寻找材料的原子结构以实现高效性能。我们的博士后和研究生并没有将任何事情视为理所当然,而是深入挖掘以寻找新的途径。”


为了制造性能更好的钙钛矿材料,研究人员加入了一种专门设计的有机分子,一种含芘的有机铵。在它的外部,带正电荷的铵分子连接到芘分子 - 一个四重碳原子环。这种分子设计为钙钛矿提供了额外的电子可调性。


“钙钛矿的独特性质在于它们具有高性能无机半导体的优势,以及聚合物易于低成本加工,”该研究的共同主要作者、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程博士后王锐说。 . “这种新增强的钙钛矿材料现在为改进设计概念、提高效率提供了机会。”


为了证明钙钛矿的附加效果,该团队用这些材料构建了光伏 (PV) 电池原型,然后在连续光照下对其进行了 2,000 小时的测试。新电池继续以原始效率的 85% 将光转化为能量。这与由相同材料制成的光伏电池形成鲜明对比,但没有添加改变的有机分子,仅保留其原始效率的 60%。


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