劍橋大學(xué)的研究人員首次使用了一套相關(guān)的多模態(tài)顯微鏡方法來(lái)可視化為什么鈣鈦礦材料似乎如此容忍其結(jié)構(gòu)中的缺陷。他們的發(fā)現(xiàn)今天發(fā)表在《自然納米技術(shù)》上。
生產(chǎn)太陽(yáng)能電池板最常用的材料是晶體硅，但要實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換，需要能源密集型且耗時(shí)的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)創(chuàng)建所需的高度有序的晶片結(jié)構(gòu)。
在過(guò)去十年中，鈣鈦礦材料已成為有前途的替代品。
用于制造它們的鉛鹽比晶體硅更豐富且生產(chǎn)成本更低，并且它們可以用液體墨水制備，只需印刷即可生成材料薄膜。它們還顯示出在其他光電應(yīng)用方面的巨大潛力，例如節(jié)能發(fā)光二極管 (LED) 和 X 射線探測(cè)器。
鈣鈦礦令人印象深刻的性能令人驚訝。優(yōu)秀半導(dǎo)體的典型模型是非常有序的結(jié)構(gòu)，但鈣鈦礦中組合的不同化學(xué)元素陣列創(chuàng)造了一個(gè)更加“混亂”的景觀。
這種異質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致材料中的缺陷，從而導(dǎo)致納米級(jí)“陷阱”，從而降低設(shè)備的光伏性能。但是，盡管存在這些缺陷，鈣鈦礦材料仍然顯示出與其硅替代品相當(dāng)?shù)男仕健?/p>
事實(shí)上，該小組早期的研究表明，無(wú)序結(jié)構(gòu)實(shí)際上可以提高鈣鈦礦光電的性能，他們的最新工作試圖解釋原因。
該小組結(jié)合了一系列新的顯微鏡技術(shù)，展示了這些材料的納米級(jí)化學(xué)、結(jié)構(gòu)和光電景觀的完整圖片，揭示了這些競(jìng)爭(zhēng)因素之間復(fù)雜的相互作用，并最終展示了哪些是最重要的。
“我們看到的是，我們有兩種形式的無(wú)序同時(shí)發(fā)生，”博士生 Kyle Frohna 解釋說(shuō)，“與降低性能的缺陷相關(guān)的電子無(wú)序，然后是似乎改善性能的空間化學(xué)無(wú)序。
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