通过使用晶格应变来锁定铷，研究人员减少了能量损失，并将钙钛矿太阳能电池的效率提高到了理论极限的93.5%。
瑞士科学家发现了一种新方法，通过在材料中加入铷（rb）来提高钙钛矿太阳能电池的性能，从而显着降低能量损失并提高效率。
在瑞士洛桑联邦技术研究所（epfl）的lukas pfeifer博士和likai zheng博士的带领下，该团队通过施加晶格应变，成功地将铷离子锁定在钙钛矿的晶体框架中。钙钛矿是一组以太阳能电池应用中的高效率和低制造成本而闻名的材料。
通过利用原子结构中的受控畸变，该开创性方法不仅稳定了宽带隙（wbg）材料，而且通过减少非辐射复合（能量损失的主要原因）提高了效率。
仔细看看这项研究
由于地球每天接收的太阳能是全球总用电量的20万倍，它成为减少对化石燃料依赖的关键解决方案。虽然提高太阳能电池板的效率仍然是一个挑战，但钙钛矿太阳能电池（pscs）已经改变了这一领域，显示出效率的快速提高和经济实惠的生产潜力。
然而，psc的发展仍然受到能量损失和稳定性问题的阻碍，这主要是由于使用宽带隙（wbg）材料优化它们所面临的挑战 —— 宽带隙是吸收高能量光并提高整体效率的关键半导体。
宽带隙材料以吸收高能光同时让低能光通过而闻名，在能量捕获方面提供了巨大的收益，但容易发生相分离，这是一种当材料的不同成分随着时间的推移分离时发生的现象，导致性能下降。
虽然添加铷来帮助稳定半导体已被提出作为解决该问题的潜在方法，但该元素经常形成不必要的二次相，这限制了其加强钙钛矿结构的能力。
然而，科学家们在快速加热和控制冷却的过程中微调了材料的成分。这产生了晶格应变，阻止了铷形成不需要的二次相，并保持了它在晶体结构中的完整性。
进一步的评估
为了验证他们的方法，研究人员使用x射线扫描来监测结构变化，使用固态核磁共振（nmr）来追踪铷的整合，并使用计算机模拟来探索不同条件下的原子行为。总之，这些技术证明了晶格应变有助于稳定材料中的铷。
他们还发现，通过平衡元素之间的尺寸差异，添加氯离子对于稳定晶格至关重要，这导致了更均匀的离子分布，减少了缺陷，提高了整体材料的稳定性。
根据结果，新的晶格应变钙钛矿材料实现了1.30伏的开路电压，令人印象深刻的是其理论最大值的93.5%，并且是宽带隙钙钛矿中记录的最低能量损失之一。
此外，光致发光量子产率（plqy）也有了很大的提高，这表明改进的结构更有效地将阳光转化为电能，而浪费的能量很少。
研究人员认为，减少钙钛矿太阳能电池的能量损失可以为更高效、更经济的太阳能电池板铺平道路。这对于串联太阳能电池来说尤其有希望，串联太阳能电池将钙钛矿与硅配对以最大限度地提高能量输出。
他们认为，这些发现的影响远远超出了太阳能电池板的范围，led、传感器和其他光电设备等技术也可能受益。研究人员希望他们的工作将有助于加快这些技术的商业应用，使我们更接近一个由更清洁、更可持续的能源驱动的未来。
这项研究发表在《科学》杂志上。
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