重大突破!氯被证实可以彻底改变太阳能电池的性能

随着我们对钙钛矿太阳能电池的了解不断加深，科学家们正在越来越深入地研究材料，以观察其结构、电子流过它的方式以及任何限制性能的障碍。

材料中的缺陷，特别是晶粒之间的边界处，已被证明会引起问题，导致结构在暴露于紫外线或湿气时迅速降解。在为解决这个问题而提出的许多方法中，用氯掺杂电池已显示出显着的改进。

然而，科学家们一直在努力解释为什么氯会产生这些影响，或者它在沉积后是否仍然存在于材料中。这是冲绳科学技术研究所（OIST）领导的一组科学家的起点。“研究界不知道为什么他们会看到这些改进，”OIST科学家AfshanJamshaid解释说。“一旦添加，研究人员就无法追踪氯——他们无法判断氯是否深入钙钛矿材料，留在表面，甚至在制造过程中离开材料。”

确认氯

为了提供一个明确的答案，Jamshaid和该小组着手制造掺氯钙钛矿太阳能薄膜，并在原子水平上窥探其结构，以确认是否存在氯。使用一种称为扫描隧道显微镜的成像技术，他们观察到薄膜表面的暗凹陷，这在没有掺杂氯的样品中是不存在的。

薄膜表面较暗的斑点被证实是氯原子。

然后他们能够计算出（在中国苏州大学合作者的帮助下）这些黑斑是钙钛矿结构中氯取代碘的斑点。由于晶界处似乎存在更多的氯，他们现在怀疑氯有助于减少材料表面缺陷的数量，增加其稳定性。他们的工作在发表在能源与环境科学上的论文《原子尺度洞察通过氯化铅的受控沉积增强甲基铵碘化铅钙钛矿的表面稳定性》中得到了完整的描述。

专注

该小组还试验了不同的沉积时间，以改变材料中氯的最终浓度。通过这一点，他们能够声称14.8%代表了氯的理想表面浓度，以提高稳定性。任何更低，改进将不那么明显，更高，氯将开始彻底改变钙钛矿的其他特性。

他们计划继续研究氯如何作为钙钛矿的掺杂剂，下一步是创建基于氯掺杂钙钛矿层的完全可操作的太阳能电池。“……像这样的基础研究非常重要——它们帮助设备工程师确定最优化的制造过程，而无需过多的反复试验，”Jamshaid说。“通过了解掺杂剂如何改进材料，它还可以指导我们寻找可能效果更好的新化学混合物。”