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钙钛矿形成一组晶体具有纳米技术应用性能 有效地将光转化为电能

来源:澳门金沙娱乐在线 | 时间:2018-11-27

  钙钛矿形成一组晶体,具有许多有希望的纳米技术应用性能。然而,迄今为止在钙钛矿中未观察到的一个有用特性是所谓的载流子倍增 - 这种效应使材料在将光转换成电能方面更有效。由阿姆斯特丹大学(UA)和大阪大学(OU)合作开展的新研究由教授领导。Tom Gregorkiewicz(UA,OU)和教授。Yasufumi Fujiwara(OU)现已表明,某些钙钛矿事实上确实具有这种理想的特性。

  晶体是原子,分子或离子的结构,它们以在所有方向上重复的结构排列。我们在日常生活中都遇到过一些水晶:例如普通的盐,钻石甚至雪花。可能不太为人所熟知的是,当某些晶体的尺寸不是我们日常生活的尺寸而是纳米尺度(几十亿分之一米)时,某些晶体显示出非常有趣的特性。在那里,我们进入了纳米晶体的世界,这些结构在微小规模的构建技术应用中非常有用。

  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。在纳米尺度下,这些钙钛矿具有许多所需的电子特性,使得它们可用于构造例如LED,电视屏幕,太阳能电池和激光器。因此,在过去几年中,钙钛矿纳米晶体已被物理学家广泛研究。

  迄今为止尚未显示出钙钛矿中存在的性质是载流子倍增。当纳米晶体 - 例如在太阳能电池中 - 将光能转换为电能时,通常一次只做一个粒子:单个光子产生单个激发电子(和相应的“空穴”,电子曾经是)可以携带电流。然而,在某些材料中,如果足够的能量充足,则可以激发更多的电子 - 空穴对;正是这个过程被称为载波乘法。

  当载波倍增发生时,从光到电的转换可以变得更加有效。例如,在普通的太阳能电池中,对于能够以这种方式转换的能量的量存在理论上的限制(所谓的Shockley-Queisser限制):最多只有30%的太阳能转变为电能功率。然而,在显示载流子倍增效应的材料中,已经获得高达44%的效率。

  这使得在钙钛矿中寻找载流子倍增效应变得非常有趣,而这恰恰是博士。Chris de Weerd和博士。来自光电材料集团的Leyre Gomez教授领导。Tom Gregorkiewicz与教授组合作。Yasufumi Fujiwara和他们在筑波国立AIST研究所和代尔夫特理工大学的同事们的支持现在已经完成了。使用光谱学方法 - 研究材料在用闪光灯短暂照射后产生的辐射频率 - 研究人员表明,用铯,铅和碘制成的钙钛矿纳米晶体确实显示出载体倍增。此外,他们认为这种影响的效率高于迄今为止所报告的任何其他材料的效率;

  De Weerd上周根据这项研究和其他研究成功辩护了她的博士论文,他说:“到目前为止,钙钛矿的载体倍增尚未见报道。我们现在发现它对即将推出的材料有很大的根本影响。例如,这表明钙钛矿可用于构建非常有效的光电探测器,并且未来可能用于制造太阳能电池。“

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