光伏電池效率提高有望！新工藝突破了關(guān)鍵材料生產(chǎn)瓶頸……
財(cái)聯(lián)社12月13日訊(黃君芝)眾所周知，隨著鹵化物鈣鈦礦等光捕獲材料的使用，太陽(yáng)能電池效率正在明顯地提高。然而，持續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)這些材料仍然是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。
近期，美國(guó)萊斯大學(xué)的一組研究人員在這方面取得了突破。他們通過(guò)控制動(dòng)態(tài)結(jié)晶成功解決了二維鹵化物鈣鈦礦合成的瓶頸。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然合成》雜志上。
這是一種新工藝，通過(guò)控制結(jié)晶過(guò)程的溫度和持續(xù)時(shí)間，可以產(chǎn)生理想厚度和純度的二維鈣鈦礦基半導(dǎo)體層。該過(guò)程被稱為動(dòng)能控制空間約束，可以幫助提高穩(wěn)定性并降低基于鹵化物鈣鈦礦的新興技術(shù)(如光電子和光伏)的成本。
研究人員說(shuō)，“生產(chǎn)二維鈣鈦礦晶體，層厚度，或量子阱厚度，也被稱為‘n值’，是一個(gè)主要的瓶頸。”據(jù)悉，高于4的n值意味著材料具有更窄的帶隙和更高的導(dǎo)電性――這是電子設(shè)備應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
當(dāng)原子或分子形成晶體時(shí)，它們將自己排列成高度有序的規(guī)則晶格。例如，冰有18種可能的原子排列或相。就像冰中的氫原子和氧原子一樣，構(gòu)成鹵化物鈣鈦礦的粒子也可以形成多種晶格排列。
科學(xué)家們的目標(biāo)是合成二維鹵化物鈣鈦礦層，在整個(gè)過(guò)程中只表現(xiàn)出單相。然而，問(wèn)題在于，傳統(tǒng)的高n值二維鈣鈦礦合成方法會(huì)產(chǎn)生不均勻的晶體生長(zhǎng)，從而影響材料的性能可靠性。
“在傳統(tǒng)的二維鈣鈦礦合成方法中，由于缺乏對(duì)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的控制，你會(huì)得到混合相的晶體，這基本上是溫度和時(shí)間之間的動(dòng)態(tài)相互作用，”研究人員說(shuō)，“我們?cè)O(shè)計(jì)了一種方法來(lái)減緩結(jié)晶，并逐漸調(diào)整每個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以達(dá)到合成的最佳點(diǎn)。”
研究人員表示，這項(xiàng)工作推動(dòng)了高量子阱二維鈣鈦礦合成的界限，使它們成為各種應(yīng)用的可行和穩(wěn)定的選擇。
他們說(shuō)，“我們已經(jīng)開發(fā)了一種新方法來(lái)提高晶體的純度，并解決了該領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，即如何接近高n值，相純晶體的合成。”
“這項(xiàng)研究突破對(duì)于二維鈣鈦礦的合成至關(guān)重要，它是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池和許多其他光電器件進(jìn)步的關(guān)鍵。”他們補(bǔ)充道。
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