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英国研究团队发现钙钛矿材料降解原因
2017-05-17
 

[据化合物半导体网站2017511日报道]  钙钛矿为制造柔性、廉价的太阳电池带来巨大希望。但又一个重大障碍——钙钛矿在自然条件下迅速降解,在几天内大大降低了其性能。

此前,由伦敦帝国理工学院化学系领导的科研小组发现,这种分解是由于形成了“超氧化物”,会破坏钙钛矿材料。当照射电池的光线释放电子,并与空气中的氧反应时,形成这些超氧化物。

现在,在Nature Communications发表的一项研究中,团队已经确定了超氧化物的形成以及如何破坏钙钛矿材料,并提出了可能的解决方案。

不超氧化物

巴斯大学的研究小组发现,通常由碘分子构成的钙钛矿结构中的空间有助于超氧化物形成。虽然碘化物是钙钛矿材料本身的一个成分,但是存在由于碘化物缺失产生的缺陷。然后这些空位会用来形成超氧化物。

该团队发现,材料制备完成后给其补充定量的额外碘化物会提高材料稳定性,但是更长久的解决方案可能是设计消除碘化物缺陷。

该项新研究的主要作者、帝国化学系的Nicholas Aristidou说:“鉴定碘缺陷在产生超氧化物中的作用后,我们可以通过用额外的碘离子填充空位来成功地提高材料的稳定性,通过控制存在的缺陷的类型和密度来优化材料以提高稳定性的新方法。”

帝国化学系的主要研究员Saif Haque补充说:“我们现在已经提供了一个在原子尺度上理解这一过程的途径,可允许设计稳定性改善的器件。”

更好的解决方案

目前,保护钙钛矿太阳电池不受空气和光降解的唯一方法是将其包裹在玻璃中。然而,钙钛矿太阳电池是由用于一系列设置的柔性材料制成,因此玻璃外壳严重限制了其功能。

Haque说:“玻璃包装限制太阳电池的运行,增加其重量和成本,改善钙钛矿电池材料本身是最好的解决方案。”

该团队希望接下来在真实环境中测试电池的稳定性。该电池将暴露于氧气和水分的组合中,在相关场景下进行测试。(工业和信息化部电子第一研究所  张慧)

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