高效率的钙钛矿太阳能电池的各个方面揭示了比太阳更亮的1亿倍

时间：2022-03-15 18:25:17 来源：

该图说明了有机甲基阳离子（CH3NH3 +）与周围碘离子的相互作用。碘化物原子从常见平面的偏移具有铅导致反转对称性的破裂。

在英国的钻石光源（DLS）同步钻石中使用晶片分析，HZB团队已经证明了杂交卤化物钙酯在没有反演中心的情况下结晶。有机分子和相邻碘原子之间的相互作用可以导致铁电域的形成，间接地可以导致更高的太阳能效率。这些铁电域的形成不能在纯无机钙钛矿中发生。

基于Perovskites的太阳能电池仅在几年内达到了极大的效率。含有杂交卤化物钙钛矿的那些，即含有无机和有机组分的材料，实现特别高的效率，但缺乏长期稳定性。尽管无机钙钛矿半导体，例如CSPBI3，但它们也被认为是有趣的，因为它们可能会克服杂交钙钛矿的稳定性问题。

深入晶体结构分析

到目前为止，假设杂种和纯无机钙钛矿在其晶体结构中没有差异。在产生钙钛矿材料时，通常发生的是，没有形成大的单晶，而是无数的微小的双晶。这使得晶体结构分析特别复杂并且易于误差和低精度。

由苏珊·舒尔博士和Joachim Breternitz博士领导的HZB团队现已实现了理解杂交卤化物钙酸盐的晶体结构的突破。该团队研究了使用高分辨率单晶衍射在英国钻石光源同步（DLS）的甲基铅碘化物（MAPBI3）的结晶样品，在英国的钻石光源同步衍射中。该方法提供了对该材料的晶体结构的更深入分析的数据。

铁电域

它们还能够澄清，是否可以在该杂交卤化物钙钛矿中得到铁电效应。铁电域可以对太阳能电池具有有利影响，提高其效率。然而，测量样品中的这种效果是困难的 - 零结果可以意味着没有铁电效应或铁电域取消彼此的影响。

MAPBI3中没有反演中心

“从一个结晶的角度来看，铁电性必需的一些条件

以前，假设MAPBI3的晶体结构含有反转中心。但是，晶体结构分析结果表明这不是这种情况：“有机甲基铵阳离子MA +在这方面发挥了重要作用”，Breternitz解释道。这是因为MA分子不是球形对称的并且也大大大于单个原子，因此它产生与相邻碘原子的极性矩。因此，可以进行MAPBI3中的铁电域的发生。

杂交和无机植物的根本区别

对于包含碱原子而不是MA分子的无机钙钛矿，该机制不适用。这意味着更稳定的无机钙钛矿可以从其根本上有所限制，其效率比其杂交卤化物亲属更具限制。

该研究发表在Angewandte Chemie。

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参考：“碘化物 - 甲基铵相互作用在CH3NH3PBI3”的铁电下由J.Breternitz，F. Lehmann博士，Sa Barnett博士，H. Newell博士和2019年10月14日，Angewandte Chemie.doi ：
10.1002 / ANIE.201910599.

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