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这是激发混合钙钛矿材料的激光。图片来源:格罗宁根大学Arjen Kamp能量高于吸收它们的半导体“带隙”的光子产生了所谓的热电子。相对于带隙的额外能量损失非常快,因为它被转换成热量,因此它对电压没有贡献。格罗宁根大学光物理学和光电子学教授Maria Antonietta Loi现已发现一种材料,其中这些热电子可以长时间保持其高能级。这可能使得可以使用更多的能量来获得更高的电压。她的研究结果于1月16日在Nature Communications上发表。 Goldilocks问题阻碍了太阳能电池板的效率:光子需要有恰当的能量转换成自由电子,这有助于电压。能量太少,光子直接通过太阳能电池板。太多了,多余的能量随着热量而消失。钙钛矿后者是由于热(高能)电子的产生。在它们可以从太阳能电池中提取之前,这些热电子首先通过引起太阳能电池板的晶体材料中的振动来释放它们的多余能量。 “这种能量损失限制了太阳能电池的最大效率”,Loi解释说。她正在研究一种特殊类型的太阳能电池,它由有机 - 无机杂化钙钛矿制成。钙钛矿以具有化学式ABX3的矿物命名。在X位置,阴离子形成八面体,而在A位置阳离子在它们周围形成立方体,而中心阳离子取B位置。钙钛矿系列中的许多材料都采用这种晶体结构。混合钙钛矿在A位含有有机阳离子。寿命大多数混合钙钛矿太阳能电池含有铅,这是有毒的。 Loi的团队最近发表了一篇论文,描述了含有无害锡而不是铅的混合钙钛矿太阳能电池的9%的创纪录效率。 “当我们进一步研究这种材料时,我们发现了一些奇怪的东西,”她继续道。结果只能意味着锡基太阳能电池产生的热电子比平时耗散了大约一千倍的时间来消散它们的多余能量。 '热电子在几纳秒后发出能量而不是几百飞秒。 Loi说,找到这种长寿命的热电子是这个领域的每个人都希望的。它们的使用寿命更长,可以在变成热量之前收集这些电子的能量。 “这意味着我们可以收集更高能量的电子,从而在太阳能电池中产生更高的电压。”理论计算表明,通过收集热电子,混合钙钛矿太阳能电池的最大效率可以从33%增加到66%。清洁能源下一步是找出为什么锡基混合钙钛矿会减缓热电子的衰变。然后可以设计新的钙钛矿材料,甚至更慢的热电子。 “这些以锡为基础的钙钛矿可能会改变游戏规则,最终可能为未来提供清洁和可持续的能源做出巨大贡献。”出版物:方洪华等,“长寿命的热载体发光“三嗪锡三碘化钙钙钛矿”中的大蓝移,“Nature Communications 9,货号:243(2018)doi:10.1038 / s41467-017-02684-w来源: