现在的新研究表明某些钙钛矿实际上具有有效地将光转化为电能的理想特性

2019-10-14 17:10:19

钙钛矿形成一组晶体,这些晶体具有许多在纳米技术中的应用前景。但是,迄今为止在钙钛矿中还没有发现的一种有用的性质是所谓的载流子倍增-一种使材料将光转换为电的效率更高的效果。由阿姆斯特丹大学(UA)和大阪大学(OU)合作进行的新研究。Tom Gregorkiewicz(UA,OU)和教授。Yasufumi Fujiwara(OU)现在已经表明,某些钙钛矿实际上具有这种理想的特性。

晶体是原子,分子或离子的构型,它们以在各个方向上重复的结构排列。我们所有人都在日常生活中遇到了一些晶体:普通的盐,钻石甚至雪花都是例子。也许不太为人所知的是,当某些晶体的尺寸不是我们日常生活的大小而是纳米的大小时(十亿分之一米),某些晶体显示出非常有趣的特性。在这里,我们进入了纳米晶体的世界,纳米晶体的结构对于在小规模构建技术应用中极为有用。

钙钛矿-后19名为日世纪俄国矿物学家列夫·佩罗维斯基-形成都有着相同的晶体结构的纳米晶体的特殊家庭。在纳米级,这些钙钛矿具有许多理想的电子特性,使其可用于构建例如LED,电视屏幕,太阳能电池和激光器。由于这个原因,在过去的几年里,物理学家对钙钛矿纳米晶体进行了广泛的研究。

载波乘法

迄今为止尚未证明在钙钛矿中存在的性质是载体增殖。当纳米晶体-例如太阳能电池中的纳米晶体-将光能转换为电能时,通常一次完成一个粒子:单个入射光子产生单个激发电子(以及相应的“空穴”,其中电子曾经是)可以承载电流。但是,在某些材料中,如果入射光的能量足够高,结果可能会激发更多的电子-空穴对;该过程称为载波乘法。

当发生载流子倍增时,从光到电的转换会变得更加有效。例如,在普通的太阳能电池中,可以通过这种方式转换的能量有一个理论极限(所谓的Shockley-Queisser极限):最多只有30%的太阳能转化为电能功率。但是,在具有载流子倍增效应的材料中,已经获得了高达44%的效率。

博士

这也使得寻找钙钛矿中的载流子增殖效应变得非常有趣,而这正是博士。克里斯·德·韦德(Chris de Weerd)和博士 光电材料小组的Leyre Gomez由教授领导。Tom Gregorkiewicz与教授小组合作。Yasufumi Fujiwara以及在筑波国立AIST研究所和代尔夫特工业大学的同事的支持下现已完成工作。研究人员表明,使用光谱学方法研究材料发出的短暂辐射后,其辐射频率是由铯,铅和碘制成的钙钛矿纳米晶体确实显示出载流子的倍增。而且,他们认为这种效果的效率要比迄今为止报道的任何其他材料都高。

上周根据该研究和其他研究成功捍卫了博士学位论文的De Weerd说:“直到现在,钙钛矿的载流子增殖尚未见报道。我们现在发现它对即将出版的材料具有重大的根本影响。例如,这表明钙钛矿可用于构建非常高效的光电探测器,将来甚至可能用于构建太阳能电池。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。