中國和瑞典的科學(xué)家已經(jīng)確定，一小撮辣椒素(一種使辣椒具有辛辣味的化合物)可能是更穩(wěn)定，更高效的鈣鈦礦太陽能電池的秘密成分。這項(xiàng)研究于1月13日發(fā)表在《焦耳》雜志上，確定了在制造過程中將辣椒素撒入甲基碘化三碘化鉛(MAPbI 3)鈣鈦礦的前體中會(huì)導(dǎo)致大量電子(而不是空的占位符)在半導(dǎo)體的表面?zhèn)鲗?dǎo)電流。表面。該添加產(chǎn)生了迄今為止最有效的電荷傳輸?shù)亩嗑APbI3太陽能電池。

華東師范大學(xué)研究報(bào)告的資深作者包勤業(yè)說：“將來，綠色和可持續(xù)的基于森林的生物材料添加劑技術(shù)將成為無毒無鉛鈣鈦礦材料的明顯趨勢。” “我們希望這最終將為清潔能源生產(chǎn)出完全綠色的鈣鈦礦太陽能電池。”

盡管金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體代表了最先進(jìn)的太陽能電池技術(shù)的有希望的組成部分，但它們卻受到非輻射復(fù)合的困擾，這是一種不良的電子級(jí)工藝，會(huì)降低效率并加劇熱損失。Bao及其同事尋求了一種天然的，基于森林的廉價(jià)添加劑，以克服這一局限性并提高太陽能電池的性能。

鮑說：“考慮到辣椒素的電，化學(xué)，光學(xué)和穩(wěn)定特性，我們初步發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)很有前途的候選者。”

為了測試?yán)苯匪氐墓δ?，Bao和同事將0.1 wt%的化合物(最佳確定濃度)添加到了MAPbI 3鈣鈦礦前體中，他們用來制造太陽能電池。接下來，研究人員執(zhí)行了一系列技術(shù)，包括紫外光電子能譜，X射線光電子能譜和時(shí)間分辨光致發(fā)光，以確定辣椒素添加劑如何影響太陽能電池的性能。他們發(fā)現(xiàn)，雖然控制設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換效率僅為19.1%，但是含有辣椒素的設(shè)備的效率為21.88%，幾乎與單晶MAPbI 3的創(chuàng)紀(jì)錄的21.93%的效率一樣高。設(shè)備。增強(qiáng)型太陽能電池還顯示出更高的穩(wěn)定性，在環(huán)境空氣中存儲(chǔ)800小時(shí)后，可以保持其初始效率的90%以上。

Bao及其同事還確定，辣椒素可大大降低鈣鈦礦薄膜的缺陷密度，將電子密度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，并促進(jìn)電荷傳輸。此外，他們?cè)诤欣苯坊衔锏奶柲茈姵刂杏^察到較小的泄漏電流，表明該化合物成功抑制了非輻射復(fù)合。

辣椒素通過改變鈣鈦礦材料的表面能，在p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間形成界面，其中p型半導(dǎo)體層包含比電子更多的電子缺陷“空穴”，n型半導(dǎo)體層包含比電子更多的電子。該界面可促進(jìn)電荷傳輸并抑制傳統(tǒng)鈣鈦礦半導(dǎo)體中觀察到的效率損失。

辣椒素可能為低成本，高效率的鈣鈦礦太陽能電池的未來發(fā)展提供低成本，可廣泛獲得的添加劑，Bao及其同事指出，需要進(jìn)一步研究以研究該化合物對(duì)無毒，無鉛鈣鈦礦的作用。如無機(jī)鈣鈦礦和雙鈣鈦礦。另外，在準(zhǔn)備將其用于商業(yè)應(yīng)用之前，必須進(jìn)一步提高該材料的穩(wěn)定性。

鮑說：“我們將進(jìn)一步關(guān)注天然森林基生物材料添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它們與光敏材料的相互作用以及相應(yīng)的光伏性能之間的關(guān)系。” “我們希望產(chǎn)生有價(jià)值的新知識(shí)，以進(jìn)一步提高鈣鈦礦型太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。”