新技術(shù)為完美鈣鈦礦鋪平了道路

一種名為有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦的令人興奮的新型太陽能材料有朝一日可以幫助美國實(shí)現(xiàn)其太陽能雄心并使電網(wǎng)脫碳。鈣鈦礦太陽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)太陽光譜的不同顏色。

通常由有機(jī)分子(如甲基銨)和無機(jī)金屬鹵化物(如碘化鉛)制成，混合鈣鈦礦太陽能材料對其分子結(jié)構(gòu)中的缺陷具有很高的耐受性，并且比太陽能行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)硅更有效地吸收可見光。

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期穩(wěn)定性長期以來一直對科學(xué)家構(gòu)成挑戰(zhàn)，”納米科學(xué)用戶設(shè)施分子鑄造廠的科學(xué)家Carolin Sutter-Fella說。在勞倫斯伯克利國家實(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觸手可及。”

甲最近自然通訊研究通過薩特-Fella的共同領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告說，太陽能材料制造可通過一個復(fù)雜的新儀器來輔助使用兩種類型的光-隱形透視光和可見激光-探測的鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)和合成時的光學(xué)性質(zhì)。

“當(dāng)人們制造太陽能薄膜時，他們通常有一個專門的合成實(shí)驗(yàn)室，需要去另一個實(shí)驗(yàn)室對其進(jìn)行表征。通過我們的開發(fā)，您可以在同一時間、同一地點(diǎn)完全合成和表征一種材料，”她說。

對于這項(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際團(tuán)隊(duì)，在伯克利實(shí)驗(yàn)室的高級光源(ALS) 中為 X 射線束線終端站配備了激光器。

新儀器的高強(qiáng)度 X 射線使研究人員能夠探測鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)并揭示有關(guān)快速化學(xué)過程的細(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，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)家能夠觀察太陽能材料對光的反應(yīng)，無論是作為成品還是在材料的中間階段合成。

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