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鹵化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有望成為下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)，但是雖然研究人員已經(jīng)開(kāi)辟出改善其材料特性的技術(shù)，但沒(méi)有人理解為什么這些技術(shù)有效。新的研究揭示了這些工程解決方案背后的科學(xué)，并為開(kāi)辟更有效的鹵化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池鋪平了道路。結(jié)果，多陽(yáng)離子協(xié)同作用抑制混合鹵化物鈣鈦礦中的相分離，發(fā)表在Joule期刊上。

“如果你想設(shè)計(jì)具有所需特性的鹵化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，你必須不僅要了解材料在不同條件下的表現(xiàn)，還要了解原因，”Aram Amassian說(shuō)，他是一篇論文的合著者。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的工作和材料科學(xué)家和工程師。

在混合鹵化物鈣鈦礦化合物的合成過(guò)程中添加銫和銣?zhǔn)沟盟锰?yáng)能電池更加化學(xué)均勻 - 這對(duì)于使材料在整個(gè)電池中的特性更均勻是至關(guān)重要的。但直到現(xiàn)在，沒(méi)有人知道為什么。

為了研究，研究人員使用X射線診斷來(lái)捕獲和跟蹤合成過(guò)程中形成的結(jié)晶化合物的實(shí)時(shí)變化。這些研究在康奈爾高能同步加速器源CHESS進(jìn)行。

“我們發(fā)現(xiàn)一些前體或成分會(huì)形成我們想要的化合物以外的化合物，這些化合物可以在整個(gè)材料中不規(guī)則地聚集關(guān)鍵元素，”Amassian說(shuō)。

“我們還發(fā)現(xiàn)，同時(shí)在工藝中引入銫和銣可有效抑制這些其他化合物的形成，促進(jìn)形成用于創(chuàng)造高性能太陽(yáng)能電池的所需均勻鹵化鈣鈦礦化合物。”