具有纳米条纹的太阳能电池

基于钙钛矿的太阳能电池效率很高：它们将超过20%的入射光直接转换为可用功率。在他们寻找潜在的物理机制时，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员现在已经检测到钙钛矿层中具有交替的极化方向的纳米结构条带。这些结构可以作为电荷载体的传输路径。这在能源与环境科学杂志上有报道。

KIT科学家使用的钙钛矿是金属有机化合物，具有特殊的晶体结构和优异的光伏特性。自2009年发现以来，钙钛矿太阳能电池经历了快速发展。同时，它们的功率转换效率达到20%以上。这使它们成为最有前途的光伏技术之一。然而，对钙钛矿太阳能电池的研究面临两个特殊挑战：光吸收层必须对环境影响更加坚固，并且其中包含的铅必须由环境更兼容的元素代替。这需要深入理解能够将吸收的太阳能转换成电能的高转换率的物理机制。

由KIT光能技术研究所(LTI)有机光伏组织负责人Alexander Colsmann博士和KIT能源系统材料研究中心(MZE)领导的跨学科研究团队通过压电响应显微镜分析了钙钛矿太阳能电池。扫描力显微镜的类型，并发现光吸收层中的铁电纳米结构。铁电晶体形成相同电极化方向的区域。KIT科学家观察到，在薄层开发过程中，碘化铅钙钛矿形成约100nm宽的铁电畴条纹，具有交替的电场。材料中的交替电极化可能在光生电荷从太阳能电池中传输中起重要作用，因此，

“这些尺寸为10纳米的铁电结构可能形成太阳能电池中电荷载体几乎完全分离的传输路径，”Alexander Colsmann解释说。多年来，研究人员一直在寻找这种结构，以提高太阳能电池的效率。“在钙钛矿太阳能电池中，这些结构似乎在某些条件下自行发展，”陶瓷材料与技术部门主管兼KIT应用材料研究所(IAM-KWT)主任Michael J. Hoffmann教授说。他从陶瓷研究中了解类似的铁电结构。其他研究人员的前理论研究已经预测了这些有利的纳米结构。然而，到目前为止，还没有找到任何证据。

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