鈣鈦礦材料可以回收輕質顆粒-這一發(fā)現(xiàn)可能會導致新一代價格適中的高性能太陽能電池。

科學家發(fā)現(xiàn)，一種很有前途的材料，稱為混合鹵化鈣鈦礦，可以回收光。他們相信這一發(fā)現(xiàn)可以大大提高太陽能電池的效率。

雜化鹵化鈣鈦礦是一組特殊的合成材料，它們已成為科學研究的主題，因為它們似乎有望在太陽能領域掀起一場革命。鈣鈦礦太陽能電池既便宜又易于生產，但在短短幾年內，其能效幾乎與目前大多數(shù)家用太陽能電池板中所使用的硅一樣高。

通過顯示它們也可以進行優(yōu)化以回收光，這項新研究表明這可能僅僅是個開始。太陽能電池通過吸收來自太陽的光子產生電荷而工作，但是該過程也相反，因為當電荷重新結合時，它們可以產生光子。研究表明，鈣鈦礦細胞具有再吸收這些再生光子的額外能力，這一過程稱為“光子回收”。這會在單元內部產生集中效果，就好像使用透鏡將大量光聚焦在一個點上一樣。

根據(jù)研究人員的說法，這種回收光子的能力可以相對輕松地加以利用，以創(chuàng)建能夠突破太陽能電池板能效極限的電池。

這項研究建立在既定的合作基礎之上，不僅關注這些材料在太陽能電池中的用途，而且還關注發(fā)光二極管的用途，并由卡文迪許物理學教授，圣約翰學院院士Rid Friend進行。劍橋大學。這項研究是與牛津大學的Henry Snaith和阿姆斯特丹的AMOLF的FOM學院的Bruno Ehrler團隊合作進行的。

Felix Deschler是這項研究的相應作者之一，與卡文迪許實驗室的鈣鈦礦研究團隊合作。他說：“這充分證明了這種材料的質量，為最大化太陽能電池的效率打開了大門。利用這種現(xiàn)象所需的制造方法并不復雜，并且應該大大提高該技術的效率，遠遠超過我們迄今為止所能達到的水平?！?/p>

基于鈣鈦礦的太陽能電池于2012年首次進行測試，并取得了巨大的成功，以至于在2013年，《科學雜志》將其評為年度突破之一。

從那時起，研究人員在提高這些細胞將光轉化為電能的效率方面取得了快速進展。最近的實驗產生了大約20％的功率轉換效率-這個數(shù)字已經可以與硅電池相比。

通過顯示基于鈣鈦礦的細胞也可以回收光子，這項新研究表明它們可以達到遠遠超過此的效率。

這項研究在《科學》雜志上進行了報道，涉及到將激光照射到500納米厚的碘化鈣鈦礦中。鈣鈦礦接觸時會發(fā)光，因此該團隊能夠根據(jù)其發(fā)出的光來測量樣品內部的光子活性。

研究人員在激光照到膠片上的附近，發(fā)現(xiàn)了近紅外光。然而，至關重要的是，還從遠離激光照射樣品的位置檢測到了這種發(fā)射，以及由低能光子組成的第二種發(fā)射。

該研究的主要作者路易斯·米格爾·帕佐斯·奧頓說：“低能成分使電荷能夠長距離傳輸，但除非回收光子，否則高能成分將不存在?！?“回收是硅等材料根本沒有的一種品質。這種效果將很多電荷集中在很小的體積內。這些是由入射光子與材料本身制造的光子的組合產生的，這就是提高其能量效率的原因?！?/p>

作為研究的一部分，PazosOutón還制造了鈣鈦礦型背接觸式太陽能電池的首個演示。事實證明，這種單電池能夠從激光接觸點傳輸超過50微米的電流。距離遠大于研究人員的預期，并且是樣品內發(fā)生多次光子循環(huán)事件的直接結果。

現(xiàn)在，研究人員認為鈣鈦礦太陽能電池的效率可能比迄今為止高得多。通訊作者Rid Friend表示：“我們能夠證明光子在我們自己的電池中發(fā)生了循環(huán)，這一事實尚未得到優(yōu)化以產生能量，這是非常有希望的?！?“如果我們能夠利用這一點，將會在能源效率方面帶來巨大的收益?！?/p>

文章來源：金碩物理化學