研究人员调查了电荷运输钙钛矿太阳能电池

时间：2021-06-01 10:52:08 来源：

太阳能电池中的交通堵塞：在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿层本身（橙色）位于氧化钛（灰色）的多孔层之间，其向上电极（黄色）通道电子。基于美的MAX Planck研究人员建立了带正电的孔在钙钛矿层中积聚。

进入佩罗夫斯基特的太阳能电池的工作机制的新见解可以帮助这些太阳能电池在未来可再生能源载体中发挥着突出作用。

传统的硅太阳能电池可以在不久的将来具有廉价的竞争对手。来自Mainz的Max Planck Planck Plangich研究所的研究人员以及来自瑞士和西班牙的科学家们一起研究了一种创新类型的太阳能电池的工作原理，其中有机无机钙钛矿化合物用作光吸收剂。科学家观察到电荷载体在这些光伏元件中的一层中积聚。如果可以溶解该卡纸，则可以进一步提高这些太阳能电池的已经相当大的效率。基于Perovskite的太阳能电池可能在未来可再生能源载体中发挥着突出的作用。与已建立的硅太阳能电池不同，这是昂贵和能量密集的制造，这些细胞是廉价的材料，并且易于生产。

可再生能源是能源周转的必要因素 - 但是，它们的使用必须值得。特别是在德国这样的晴朗国家，这通常不是太阳能电池的情况。佩洛夫斯基特太阳能电池已经被调查了几年，很快就会改变这一点，如果他们的效率可以进一步改善。这项任务是由Rüdiger伯杰领导的研究团队的重点是Max Planck在Mainz的Max Planck Comparic Research研究所。

钙钛矿太阳能电池在由由有机 - 无机化合物组成的层的帮助下产生电，该化合物在钙钛矿结构中结晶。该结构中的离子形成三次布置，即矩形格子。“钙钛矿材料非常好，”RüdigerBerger说，解释了太阳能电池的工作原理。“由钙钛矿层吸收的光捕获从雾的雾产生带正电荷的电子空位，我们也称为”孔“。然后我们要做的就是将电子向一个电极和电极施加到另一个电极和电力。“

孔不会像电子一样快速到达它们的电极

在太阳能电池中，钙钛矿结构静置在氧化钛的多孔层上，该氧化钛层收集在照明下产生的电子并将它们传送到下电极。在Perovskite之上，存在由有机孔导体螺欧比达组成的层，其将孔输送到上电极。“太阳能电池中的许多不同层非常重要。他们确保了两个电荷载体的有效分离，“RüdigerBerger的同事斯特凡·韦伯说。“然而，每次从一个材料跳到另一个材料时，电荷载体必须克服一个小屏障。这些障碍就像在繁忙的高速公路上的建筑工地一样，车辆堵塞。在太阳能电池中的这种电荷传输干扰导致损耗，从而降低效率。“

在几个测试系列中，研究人员发现，在接触光时，在钙钛矿层中发生了强烈的积极累积。他们认为这种正充电的原因是二氧化钛电子导体比孔导体更有效地工作。孔不会像电子一样快速地达到它们的电极并积聚在途中。然后，钙钛矿层中的过量电荷随后产生相对的电场，其甚至进一步减慢电荷传输。

更有效的孔导体可以提高太阳能电池的效率

为了观察太阳能电池内的电荷运输，基于主基的研究人员在中间的细胞切割并抛光破碎的表面，直到使用细心的离子束光滑。借助keelvin探针力显微镜显微镜，它们在太阳能电池的每层中映射了电位。从该潜在地图来看，研究人员可以得出现场分布，从而导出通过细胞的不同层的电荷传输。

“我们可以第一次将Cell的近渗透物质层与细胞中的电荷分布相关联”RüdigerBerger说。“照明钙钛矿层中的正电荷的电荷传输干扰告诉我们，通过孔导体的运输目前构成了太阳能电池效率的瓶颈”如果可以使用更有效的孔导体，佩洛夫斯基钛矿太阳能的效率细胞可以高于20％标记的速度升高，因此提供了传统硅太阳能电池的真正替代方案。

出版物：Victor W.Bergmann，等，“珀洛特的敏感太阳能电池内的不平衡电荷分布的实际空间观察”自然通信5，物品编号：5001; DOI：10.1038 / ncomms6001

图像：MPI用于聚合物研究

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