使辣椒变得辛辣的化合物还可以增强钙钛矿太阳能电池的性能

中国和瑞典的科学家已经确定，一小撮辣椒素(一种使辣椒具有辛辣味的化合物)可能是更稳定，更高效的钙钛矿太阳能电池的秘密成分。这项研究于1月13日发表在《焦耳》杂志上，确定了在制造过程中将辣椒素撒入甲基碘化三碘化铅(MAPbI 3)钙钛矿的前体中会导致大量电子(而不是空的占位符)在半导体的表面传导电流。表面。该添加产生了迄今为止最有效的电荷传输的多晶MAPbI3太阳能电池。

华东师范大学研究报告的资深作者包勤业说：“将来，绿色和可持续的基于森林的生物材料添加剂技术将成为无毒无铅钙钛矿材料的明显趋势。” “我们希望这最终将为清洁能源生产出完全绿色的钙钛矿太阳能电池。”

尽管金属卤化物钙钛矿半导体代表了最先进的太阳能电池技术的有希望的组成部分，但它们却受到非辐射复合的困扰，这是一种不良的电子级工艺，会降低效率并加剧热损失。Bao及其同事寻求了一种天然的，基于森林的廉价添加剂，以克服这一局限性并提高太阳能电池的性能。

鲍说：“考虑到辣椒素的电，化学，光学和稳定特性，我们初步发现它是一个很有前途的候选者。”

为了测试辣椒素的功能，Bao和同事将0.1 wt%的化合物(最佳确定浓度)添加到了MAPbI 3钙钛矿前体中，他们用来制造太阳能电池。接下来，研究人员执行了一系列技术，包括紫外光电子能谱，X射线光电子能谱和时间分辨光致发光，以确定辣椒素添加剂如何影响太阳能电池的性能。他们发现，虽然控制设备的功率转换效率仅为19.1%，但是含有辣椒素的设备的效率为21.88%，几乎与单晶MAPbI 3的创纪录的21.93%的效率一样高。设备。增强型太阳能电池还显示出更高的稳定性，在环境空气中存储800小时后，可以保持其初始效率的90%以上。

Bao及其同事还确定，辣椒素可大大降低钙钛矿薄膜的缺陷密度，将电子密度提高一个数量级，并促进电荷传输。此外，他们在含有辣椒化合物的太阳能电池中观察到较小的泄漏电流，表明该化合物成功抑制了非辐射复合。

辣椒素通过改变钙钛矿材料的表面能，在p型半导体层和n型半导体层之间形成界面，其中p型半导体层包含比电子更多的电子缺陷“空穴”，n型半导体层包含比电子更多的电子。该界面可促进电荷传输并抑制传统钙钛矿半导体中观察到的效率损失。

辣椒素可能为低成本，高效率的钙钛矿太阳能电池的未来发展提供低成本，可广泛获得的添加剂，Bao及其同事指出，需要进一步研究以研究该化合物对无毒，无铅钙钛矿的作用。如无机钙钛矿和双钙钛矿。另外，在准备将其用于商业应用之前，必须进一步提高该材料的稳定性。

鲍说：“我们将进一步关注天然森林基生物材料添加剂的化学结构，它们与光敏材料的相互作用以及相应的光伏性能之间的关系。” “我们希望产生有价值的新知识，以进一步提高钙钛矿型太阳能电池的功率转换效率和稳定性。”