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钙钛矿太阳能电池负电容之谜已解

  • 财经
  • 2021-12-16 04:27:08
  • 来源:
导读 钙钛矿型太阳能电池即将超越目前薄膜太阳能电池的竞争,薄膜太阳能电池似乎体现了高效率、低成本的理想太阳能电池。然而,它们的长期稳定性

钙钛矿型太阳能电池即将超越目前薄膜太阳能电池的竞争,薄膜太阳能电池似乎体现了高效率、低成本的理想太阳能电池。然而,它们的长期稳定性很差,这仍然是一个挑战。与此相关的是钙钛矿材料和设备中的一种特殊现象,其中非常缓慢的微观过程会导致某种“记忆效应”。

例如,测量钙钛矿太阳能电池的效率可能取决于一些问题,例如设备被照射多长时间或如何在测量前施加电压。几年前,这种效应被称为电流-电压滞后,这在准确确定钙钛矿效率方面引起了争议。这些模糊过程的另一个例子是在昼夜循环中(部分)恢复以前退化的太阳能电池。

当测量作为频率的函数的太阳能电池的性能时,这种影响是一个问题,这是用于更详细地表征这些器件的典型测量(阻抗谱)。它们会导致低频(Hz到mHz)的大信号和巨大的电容(mF/cm ^ 2),包括奇怪的“非物理”负值,这仍然困扰着研究领域。

现在,安德斯哈格菲尔德EPFL实验室的化学工程师已经解决了这个问题。在Hagfield实验室科学家Wolfgang Tress的领导下,他们发现大型钙钛矿电容器并不是传统意义上的电荷存储意义上的电容器,而是因为电池响应时间慢而以电容器的形式出现。

研究人员通过时域测量和使用不同的电压扫描速率来证明这一点。他们发现,表观电容的来源是通过太阳能电池触点的电流缓慢变化,这是由移动离子电荷的缓慢积累调节的。缓慢增加的电流看起来像阻抗谱中的负电容。

这项工作揭示了这些器件中的光伏效应和钙钛矿材料的离子电导率之间的相互作用。如此深刻的理解有助于为定制化稳定的钙钛矿型太阳能电池做出努力。

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