全世界的消費(fèi)者都在要求更環(huán)保的能源。因此，優(yōu)化太陽(yáng)能電池的性能和經(jīng)濟(jì)可行性是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的效率是一個(gè)特殊的優(yōu)先事項(xiàng)。然而，不太重視了解是什么導(dǎo)致電池性能下降?，F(xiàn)在，筑波大學(xué)研究人員的最新發(fā)現(xiàn)提供了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的微觀研究，以填補(bǔ)知識(shí)空白。
有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦因其制備簡(jiǎn)單、成本低廉、可吸收寬波長(zhǎng)范圍的光而成為太陽(yáng)能電池的一種有吸引力的材料。使用鈣鈦礦層作為光敏材料的太陽(yáng)能電池正在不斷改進(jìn)，尤其是其功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)現(xiàn)已超過25%。
然而，只專注于改善PCE可能會(huì)導(dǎo)致研究人員錯(cuò)過一個(gè)重要的前進(jìn)步驟，這可能是由于對(duì)潛在機(jī)制的更詳細(xì)的理解。比如，是什么原因?qū)е骡}鈦礦太陽(yáng)能電池性能下降，這是一個(gè)尚未完全回答的重要問題。
眾所周知，空氣中的氧氣、水分等外界因素都會(huì)對(duì)鈣鈦礦層造成破壞。然而，人們對(duì)影響電池性能的內(nèi)部變化知之甚少。因此，研究人員使用電子自旋共振(ESR)光譜來研究降解機(jī)理。
通信作者M(jìn)aruboto教授和Hiroshi教授解釋說：“我們對(duì)正在使用的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池進(jìn)行了ESR光譜分析，這為我們提供了分子水平變化的實(shí)時(shí)圖像?！薄疤貏e是在測(cè)量太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性時(shí)，我們觀察到了太陽(yáng)能電池層中的電荷和缺陷以及相關(guān)的自旋狀態(tài)。這使我們能夠理解這些因素之間的關(guān)系。”
對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的深入研究表明，自旋態(tài)的變化是由空穴輸運(yùn)的變化和界面電偶極子層的形成引起的。因此，可以通過提高空穴傳輸材料中的電荷遷移率和防止電偶極子層的形成來防止電池退化。
Maruboto教授說：“確定自旋狀態(tài)的變化與器件性能有關(guān)，這大大拓寬了我們對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的認(rèn)識(shí)?！薄拔覀兿Ｍ覀兊陌l(fā)現(xiàn)能為太陽(yáng)能電池的可持續(xù)發(fā)展提供一個(gè)有價(jià)值的新起點(diǎn)，并有助于加速實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的綠色能源。”
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