太阳能电池效率随着创新的二维材料而增加

时间：2022-03-03 11:25:01 来源：

来自尼斯伯斯（俄罗斯）和罗马大学的科学家发现，罗马大学发现，称为MXENE的二维碳化碳化碳化物的显微数量显着改善了钙钛矿太阳能电池中电荷的收集，提高了20％以上的最终效率。该研究的结果于2019年9月9日在自然材料中公布。

Perovskite薄膜太阳能电池是全球积极开发的替代能源的新有希望的。优点之一是生产过程的简单且低成本：佩洛夫斯基茨太阳能电池可以从特殊喷墨或槽模打印机上的溶液印刷，而不使用高温/真空过程，如传统的硅电池。另一个优点是在柔性塑料基材上制造的可能性，例如普通聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。该特征允许使用佩洛斯库茨光伏（PV）在建筑集成中，通过将薄膜安装在墙壁上和/或不同的其他位置 - 例如弯曲的玻璃外墙和窗户。

作为一种新的光伏技术，国际研究的努力是找到提高佩洛斯库特太阳能电池效率和稳定性的最佳策略。Perovskite太阳能电池的效率已经与硅类似物相当，这些模拟占据了市场（钙钛矿的记录效率为25.2％，而对于硅细胞为26.7％），由于几个内部降级，钙钛矿太阳能电池仍然不稳定因素。来自大学和研发公司的许多研究小组目前正在强制调查和研究来解决稳定性问题和提高钙钛矿细胞的效率。大多数方法涉及钙钛矿化学成分的优化，稳定装置界面和新型纳米材料的掺入。

这是Aldo Di Carlo教授和高级太阳能团队的实验室。© 谢尔盖·格努斯科夫/诺斯米西斯

来自L.A.S.E.的国际科学家团队。（高级太阳能实验室），位于北米斯，俄罗斯和罗马·沃尔戈塔大学的功能纳米系统和高温材料部门，由Aldo Di Carlo教授领导，提出了一种设计佩罗夫斯基特太阳能电池的原始方法改进的性能，即使用称为mxenes的二维钛 - 碳化物化合物以掺入钙钛矿。

薄膜Perovskite太阳能电池具有夹层结构，其中电荷从层通过接口从层移动到层，并且由于太阳光能转换成电流，因此在电极处选择性地收集。简单来说，电子应从吸收膜输送到没有内部能量屏障诱导的损耗的电极，并且MxEne掺入改善了该过程。

依次引入钙钛矿太阳能电池的不同层：光吸收层，基于二氧化钛的电子传输层，以及它们之间的界面的不同层。在分析设备的输出性能之后，我们发现最有效的配置是将MxENes引入到所有图层中的配置，包括接口。通过适当的所得结构建模确认实验结果。

这项工作是独一无二的：这是第一份报告，所述第一报告不仅描述了一系列实验和所获得的结果，还包括清楚地解释来自物理化学的改进的钙钛矿太阳能电池中发生的机制。

“这项工作的主要结果是通过引入MxENE引起的半导体电学性能变化的主要结果。因此，这种新的纳米材料具有大规模生产中使用的巨大潜力，“Anna Pazniak，其中一位作者，增加。

目前，该团队正试图稳定所产生的设备并提高其效率。该研究得到了俄罗斯联邦政府的兆格。

参考：A. Agresti，A.Pezniak，S.Pescetelli，A. Di Vito，D.Rossi，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Pecchia，A.Auf der Maur，A.·佩斯·普通Liedl，R. Larciprete，Denis V.Kuznetsov，D.Saranin和A. Di Carlo，2019年9月9日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-019-0478.1.

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