作为太阳能电池应用的吸光材料的2D同质矿

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 太阳能光伏发电是如何实现的

背景情况:

• 二维 (2D) 化物矿是光电子应用的新兴材料.
• 控制矿的维度和组成对于调整其性质至关重要.
• 开发稳定高效的吸光器是下一代太阳能电池的关键.

研究的目的:

• 为了合成和表征一系列的半导体二维矿薄膜,其配方是 (CH3(CH2) 3NH3) 2(CH3NH3) ((n-1) Pb(n) I(3n+1).
• 研究矿结构 (n值) 与其光学和电子性能之间的关系.
• 为了评估这些二维矿在固态太阳能电池设备中的性能.

主要方法:

• 使用溶液加工制造二维矿薄膜.
• 光学性质的表征,包括通过UV-Vis光谱测量带间隙的测定.
• 光发光谱学用于评估光发射特征.
• 结合二维矿膜的固态太阳能电池的制造和测试.
• 评估设备在环境条件下的稳定性,包括湿度暴露.

主要成果:

• 一个同源系列的2D矿, (CH3 ((CH2) 3NH3) 2 ((CH3NH3) ((n-1) Pb ((n) I ((3n+1) (n = 1-4),已经成功合成.
• 带间隙可调节,从2.24 eV (n=1) 降至1.52 eV (n=∞),具有强烈的可见光吸收和室温光发光.
• 不寻常的自组装导致了超高的表面覆盖, [Pb{n}I{n}3n+1)]{n}-) 层垂直于基板.
• 使用n=3化合物制造的固态太阳能电池实现了4.02%的功率转换效率,开放电路电压为929 mV,短路电流密度为9.42 mA/cm.
• 太阳能电池设备在长时间暴露在高湿度下后保持了性能.

结论:

• 合成的同源的2D化 Perowskites 是有前途的稳定和高效的吸光材料.
• 它们的可调节带间隙和强大的光电子特性使它们适合光伏应用.
• 观察到的自我组装和垂直方向的层有助于高表面覆盖率和设备性能.
• 这些材料为开发强大的高性能固态太阳能电池提供了可行的途径.