一種名為有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦的令人興奮的新型太陽(yáng)能材料有朝一日可以幫助美國(guó)實(shí)現(xiàn)其太陽(yáng)能雄心并使電網(wǎng)脫碳。鈣鈦礦太陽(yáng)能材料比硅薄一千倍，只需改變它們的成分組合，就可以調(diào)整以響應(yīng)太陽(yáng)光譜的不同顏色。
通常由有機(jī)分子(如甲基銨)和無(wú)機(jī)金屬鹵化物(如碘化鉛)制成，混合鈣鈦礦太陽(yáng)能材料對(duì)其分子結(jié)構(gòu)中的缺陷具有很高的耐受性，并且比太陽(yáng)能行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)硅更有效地吸收可見(jiàn)光。
總而言之，這些特性使鈣鈦礦不僅在光伏發(fā)電(將光轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù))中，而且在其他類(lèi)型的響應(yīng)或控制光的電子設(shè)備(包括發(fā)光二極管 (LED)、檢測(cè)器和激光器)中成為有前途的活性層。
“雖然鈣鈦礦為大大擴(kuò)展太陽(yáng)能提供了巨大潛力，但它們尚未商業(yè)化，因?yàn)樗鼈兛煽康暮铣珊烷L(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)科學(xué)家構(gòu)成挑戰(zhàn)，”納米科學(xué)用戶(hù)設(shè)施分子鑄造廠(chǎng)的科學(xué)家Carolin Sutter-Fella說(shuō)。在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)。“現(xiàn)在，一條通往完美鈣鈦礦的道路可能很快就會(huì)觸手可及。”
甲最近自然通訊研究通過(guò)薩特-Fella的共同領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告說(shuō)，太陽(yáng)能材料制造可通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的新儀器來(lái)輔助使用兩種類(lèi)型的光-隱形透視光和可見(jiàn)激光-探測(cè)的鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)和合成時(shí)的光學(xué)性質(zhì)。
“當(dāng)人們制造太陽(yáng)能薄膜時(shí)，他們通常有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的合成實(shí)驗(yàn)室，需要去另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行表征。通過(guò)我們的開(kāi)發(fā)，您可以在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)完全合成和表征一種材料，”她說(shuō)。
對(duì)于這項(xiàng)工作，Sutter-Fella 組建了一支由頂尖科學(xué)家和工程師組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，在伯克利實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光源(ALS) 中為 X 射線(xiàn)束線(xiàn)終端站配備了激光器。
新儀器的高強(qiáng)度 X 射線(xiàn)使研究人員能夠探測(cè)鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)并揭示有關(guān)快速化學(xué)過(guò)程的細(xì)節(jié)。例如，它可用于表征在一滴固化劑將液體前體溶液轉(zhuǎn)化為固體薄膜之前和之后發(fā)生的情況。
同時(shí)，它的激光可用于在鈣鈦礦薄膜中產(chǎn)生電子和空穴(電荷載流子)，使科學(xué)家能夠觀察太陽(yáng)能材料對(duì)光的反應(yīng)，無(wú)論是作為成品還是在材料的中間階段合成。
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