RIR-MAPLE技术为基于轻型技术开辟了新的可能性

时间：2021-07-17 14:52:05 来源：

这是仔细看看包含太阳能电池材料的构建块的冷冻解决方案的目标。

Duke大学的材料科学家开发了一种制造混合薄膜材料的方法，否则难以或不可能。该技术可以是新一代太阳能电池，发光二极管和光电探测器的网关。研究小组描述了2017年12月22日在ACS能源信中的方法。

Perovskites是一类材料 - 具有元素的正确组合 - 具有晶体结构，使它们特别适合基于光的应用。他们吸收光线和能量的能力有效地使它们成为开发新型太阳能电池的研究人员的共同目标。

今日太阳能最常见的钙钛矿，甲基铵铅碘化物（MAPBI3）可以将光线转换为能量以及今天最好的市售太阳能电池板。它可以使用材料的一小部分 - 比典型的基于硅的太阳能电池更薄的条子100倍。

甲基鎓铅碘化物是使用标准行业生产技术可以创建的少数蠕虫碘化物之一，但它仍然存在可扩展性和耐用性。然而，为了真正解锁钙酸盐的潜力，需要新的制造方法，因为复杂结晶结构中的有机和无机分子的混合物可能难以制造。有机元素特别细腻，但对混合材料有效地吸收和发光的能力至关重要。

“甲基甲基铅碘化物具有一个非常简单的有机成分，尚未成为一个非常高的轻吸收器，”David Mitzi，Simon家族教授Duke on Mimon Family教授David Mitzi说。“如果我们能找到一种可以构建更复杂的分子组合的新制造方法，它将开辟多功能材料的新型化学领域。”

内部查看RIR-MAPLE技术，具有建立新的太阳能电池晶体技术的能力。表中心的白色圆圈是含有用于太阳能电池材料的分子构建块的冷冻溶液，该块被激光爆炸，蒸发携带材料以涂覆上述靶的底部的溶液。

在新的研究中，MITZI队与杜克电脑工程副教授的同事Adrienne Stiff-Roberts，以证明这种制造方法。该技术称为谐振红外矩阵辅助脉冲激光蒸发，或短暂的RIR-MAPLE，并且在过去十年中由Duke的Stiff-Roberts开发。

该技术从1999年发明的技术改编，该技术涉及冻结含有钙钛矿的分子结构块的溶液，然后用激光在真空室中用激光爆破冷冻块。

当激光蒸发围绕高尔夫球上的凹坑尺寸的小块冷冻目标时，蒸汽在涂覆悬挂开销的任何物体的底表面的羽流中向上行进，例如太阳能电池中的部件。经过足够的材料构建，该过程停止，加热产物以使分子结晶并将薄膜设为适当位置。

在硬罗伯特的技术版本中，激光的频率明确调谐到冷冻溶剂的分子键。这导致溶剂吸收大部分能量，使精致的物体难以受到推向产品表面。

“RIR-MAPLE技术对材料的有机成分非常温和，比其他基于激光的技术更多，”僵硬的罗伯茨说。“这也使它更有效，需要只需一小部分有机材料即可到达相同的最终产品。”

虽然在市场上没有基于Perovskite的太阳能电池，但有一些公司努力将甲基铅碘化物和其他密切相关的材料商业化。虽然本研究中的材料具有比采用其他基于激光技术制成的材料的太阳能电池效率，但它们尚未到达采用传统基于解决方案的过程制造的。

但是Mitzi和Striff-Roberts说这不是他们的目标。

“虽然基于解决方案的技术也可以对有机物进行温和，但可以制造一些具有一些很大的混合光伏材料，它们不能用于更复杂且可溶性差的有机分子，”刚性罗伯茨说。

“随着RIR-MEPLE技术的这一示范，我们希望能够向太阳能电池行业开辟一家全新的材料世界，”延续的MITZI。“我们也认为这些材料对其他应用有用，例如发光二极管，光电探测器和X射线检测器。”

出版物：Wiley A.Dunlap-Shohl等，“Mapbi3太阳能电池，吸收器沉积的吸收剂沉积，通过谐振红外矩阵辅助脉冲激光蒸发，”ACS能量Lett“。，2018; DOI：10.1021 / ACSENERGYLETT.7B01144

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