新型2DRuddlesden分层钙钛矿基太阳能电池

近年来，全世界的研究人员一直在尝试开发可从可再生资源产生电能的太阳能电池和其他技术，因为它们可以减少温室气体的排放，从而有助于保护地球上的生命。可以使用包括硅，铜或其他半导体的多种材料来构造太阳能电池。

另一类已被证明对制造太阳能电池极有希望的材料是钙钛矿，钙钛氧化物矿物，可以从特定地理区域的地幔中提取。其中包括二维Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿，该钙钛矿具有独特的结构，可以增强设备的环境稳定性和光电性能，而不会显着影响其效率。

通常，二维RP钙钛矿具有多个具有随机阱宽度分布的量子阱(QW)，这会损害钙钛矿溶液的热力学稳定性。QW是薄层，其将颗粒限制在垂直于装置中给定层的表面的尺寸(例如，在类似孔的空间中)，而不限制其他尺寸的移动。

南京理工大学和中国其他研究所的研究人员最近使用具有相纯QW和单阱宽度的2-D RP层钙钛矿创建了太阳能电池。这些太阳能电池发表在《自然能源》上的一篇论文中，可以实现卓越的功率转换效率，随着时间的推移，这些效率将在很大程度上得到保留。

研究人员在论文中写道：“我们通过引入熔融盐间隔基乙酸正丁胺代替传统的卤化物间隔基碘化正丁胺，报道了具有单孔宽度的纯相量子阱。” “由于乙酸正丁胺和钙钛矿骨架之间的强离子配位，可以形成中间相均匀分布的凝胶。”

由这组研究人员设计的太阳能电池与过去开发的其他类似太阳能电池之间的主要区别是引入了一层熔融盐间隔基乙酸正丁胺，该层替代了通常用于制造太阳能电池的卤化物间隔基正丁基碘化碘。基于二维RP-钙钛矿。该新引入的层和钙钛矿之间的强离子配位最终使形成具有均匀分布的中间相的化合物制成的凝胶成为可能。

这种独特的设计可生产出具有垂直排列的微米级晶粒的纯相量子阱膜。这些增益在其各自的中间阶段结晶，这最终可能会提高太阳能电池的稳定性。

在一系列初步测试中，研究人员发现，他们制造的太阳能电池实现了16.25%的功率转换效率和1.31V的高开路电压。此外，他们在三种不同的情况下评估了太阳能电池：将它们在湿度为65±10%的环境中放置4,680小时后;在85°C下运行558小时后;并且将它们置于连续光照下1100小时。在这三种情况下，电池效率均降低了不到10%。

这些结果表明，可以通过引入熔融盐间隔层来克服与先前开发的基于RP钙钛矿的太阳能电池的QW相关的限制。将来，在最近的这篇论文中提出的独特的太阳能电池设计可以实现高效且稳定的太阳能电池板或其他太阳能设备的创建。

“与传统的真空沉积全无机量子阱相比，杂化有机-无机金属卤化物钙钛矿相纯量子阱具有多种改进，包括溶液加工性，低温制造和原子层精度，”研究人员解释说。纸。“考虑到良好的稳定性，独特的结构和光电性能，我们预计纯相量子阱将促进太阳能电池和其他基于钙钛矿的光电器件(例如探测器，发光二极管和激光器)的开发。”