光與水和氧分子的混合物使金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體中的大量缺陷愈合。

研究人員已經(jīng)證明，鈣鈦礦分子結(jié)構(gòu)的缺陷——一種可能給太陽能電池行業(yè)帶來革命性變革的材料——可以通過將其暴露在光線和適當(dāng)?shù)臐穸认隆爸斡薄?/p>

研究團(tuán)隊(duì)證明，鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的缺陷可以通過暴露在陽光下修復(fù)，但效果是暫時(shí)的?，F(xiàn)在，來自劍橋、麻省理工、牛津、巴斯和代爾夫特的一個(gè)擴(kuò)大的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，這些缺陷可以永久治愈，這可能進(jìn)一步加快開發(fā)廉價(jià)、高性能的鈣鈦基太陽能電池，其效率可與硅媲美。他們的研究結(jié)果發(fā)表在細(xì)胞出版社出版的《焦耳》雜志的第一版上。

目前市場(chǎng)上的大多數(shù)太陽能電池都是硅基的，但由于硅的生產(chǎn)成本高且能耗高，研究人員一直在尋找替代材料，用于太陽能電池和其他光伏電池。鈣鈦礦可能是這些替代品中最有前途的:它們價(jià)格低廉，易于生產(chǎn)，而且在短短幾年的開發(fā)中，鈣鈦礦在將陽光轉(zhuǎn)化為電能方面的效率幾乎與硅一樣高。

盡管鈣鈦礦具有潛力，但一些限制限制了它們的效率和一致性。鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)中的微小缺陷，即陷阱，會(huì)導(dǎo)致電子在能量被利用之前“卡住”。電子在太陽能電池材料中越容易移動(dòng)，這種材料就越能有效地將光子(光的粒子)轉(zhuǎn)化為電能。

在鈣鈦礦太陽能電池和led中，你往往會(huì)因?yàn)槿毕荻ズ芏嘈?。我們想知道這些缺陷的來源，這樣我們就能消除它們，讓鈣鈦礦變得更有效率。鈣鈦礦暴露于照明時(shí),碘離子,原子的電子,這樣他們攜帶電荷遷移,遠(yuǎn)離明亮的區(qū)域,在這個(gè)過程中,沖走的大多數(shù)缺陷區(qū)域。然而，這些效果雖然很有希望，但只是暫時(shí)的，因?yàn)楫?dāng)光線被移走時(shí)，離子會(huì)遷移回類似的位置。

在這項(xiàng)新研究中，研究小組制作了一種基于鈣鈦礦的設(shè)備，使用與可伸縮卷對(duì)卷工藝兼容的技術(shù)進(jìn)行打印，但在設(shè)備完成之前，他們將其暴露在光線、氧氣和濕度下。鈣鈦礦暴露在潮濕環(huán)境中往往會(huì)開始降解，但研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濕度水平在40%至50%之間，且暴露時(shí)間限制在30分鐘內(nèi)，鈣鈦礦不會(huì)發(fā)生降解。一旦曝光完成，剩下的圖層就會(huì)被沉積下來完成設(shè)備。

當(dāng)光線照射時(shí)，電子與氧結(jié)合，形成一種超氧化物，可以非常有效地與電子陷阱結(jié)合，防止這些陷阱阻礙電子。在水的伴隨存在下，鈣鈦礦表面也轉(zhuǎn)變成一個(gè)保護(hù)性的外殼。外殼涂層除去了表面的陷阱，但也鎖定了超氧化物，這意味著鈣鈦礦的性能改進(jìn)現(xiàn)在是長(zhǎng)期的。

這是違反直覺的，但應(yīng)用濕度和光使鈣鈦礦太陽能電池更發(fā)光，如果你想要高效的太陽能電池，這一特性是非常重要的?，F(xiàn)在發(fā)光效率從1%提高到89%，我們認(rèn)為我們可以把它一直提高到100%，這意味著不會(huì)有電壓損失——但是仍然有很多工作要做。