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編者按：世界各地的團(tuán)隊(duì)正在密切關(guān)注鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)。重點(diǎn)是所謂的金屬 - 有機(jī)雜化鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)由無機(jī)元素如鉛和碘以及有機(jī)分子組成。

完全無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體如CsPbI3具有與雜化鈣鈦礦相同的晶體結(jié)構(gòu)，但含有諸如銫的堿金屬而不是有機(jī)分子。這使得它們比混合鈣鈦礦更穩(wěn)定，但通常需要在非常高的溫度下進(jìn)行額外的生產(chǎn)步驟 - 幾百攝氏度。因此，迄今為止，無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體難以集成到不能承受高溫的薄膜太陽能電池中。由Thomas Unold博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功地在中等溫度下生產(chǎn)無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體，因此它們也可能在未來用于薄膜電池。

物理學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，他們?cè)谝粋€(gè)樣本中合成并分析了許多材料組合。使用碘化銫和碘化鉛的共蒸發(fā)，它們產(chǎn)生薄的CsPbI3層，系統(tǒng)地改變這些元素的量，而基板溫度低于60攝氏度。

“像這樣的組合研究方法使我們能夠比傳統(tǒng)方法更快地找到新材料系統(tǒng)的最佳生產(chǎn)參數(shù)，而傳統(tǒng)方法通常需要為100種不同的成分生產(chǎn)100個(gè)樣品，”Unold解釋說。通過在合成期間的仔細(xì)分析和隨后的光電性質(zhì)測量，他們能夠確定薄膜的組成如何影響材料性質(zhì)。

他們的測量表明，材料的結(jié)構(gòu)和重要的光電特性對(duì)銫與鉛的比例敏感。因此，過量的銫促進(jìn)了穩(wěn)定的鈣鈦礦相，具有良好的遷移率和電荷載體的壽命。

與HZB Young Investigator Group of Steve Albrecht教授合作，這些優(yōu)化的CsPbI3層用于展示鈣鈦礦太陽能電池，初始效率超過12%，穩(wěn)定性能接近11%，超過1200小時(shí)。“我們已經(jīng)證明，無機(jī)鈣鈦礦吸收劑如果能夠充分生產(chǎn)，也可能適用于薄膜太陽能電池。我們相信還有很大的進(jìn)一步改進(jìn)空間，”Unold說。





原標(biāo)題：用于薄膜太陽能電池的無機(jī)鈣鈦礦吸收劑