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钙钛矿的用途是什么?

钙钛矿是“材料研究的前沿”1因为它们有广泛的潜在应用领域,包括太阳能电池、LED灯、显示屏、存储设备(RAM)、激光和光电探测器。

这些材料的高电导率 - 尤其是金属卤化物Perovskites - 使它们可用于各种技术。

钙钛矿是地球上储量最丰富的矿物——从地幔中提取,占地球总质量的38%——其价值在21世纪头十年后期被发现。科学家们发现,将光照射在钙钛矿上产生的电荷很小,足以制造微型太阳能电池2、3

功率转换效率和成本效益制造

据美国媒体报道,今天《科学日报》在美国,用这些材料生产的太阳能电池的能量转换效率在十年内从3.8%提高到25.5%。这使它们比目前的市场领导者多晶硅具有优势。

2020年9月的一份报告特别关注了在led中使用金属卤化物钙钛矿自然材料表明,该材料具有“适合发光应用的有前途的光电性能”。钙钛矿发光二极管(PELED)的发展也“迅速进展”以达到“超过20%的高外部量子效率”4

部署钙钛矿的好处还包括对缺陷的容忍度,以及它们可以在表面上分层产生电荷的方式,使生产过程更容易、更便宜。

许多特殊的属性

当我们宣布了我们的新产品,钙钛矿的特殊性质包括:

  • 超导性:在这种情况下,电荷可以在没有电阻的情况下有效地通过材料,节省能源。
  • 磁电阻:外加磁场对材料电阻的影响。
  • 压电:在像麦克风这样的应用中,当把非导电材料置于机械压力和潜热下时,就会产生电流。
  • 介电性能:影响电/磁能储存和释放的方式。
  • 热电性质:在加热或冷却时发现在产生电力的材料中。

新一代钙钛矿的解决方案

当金属卤化物钙钛矿由阳离子混合(金属失去电子而非金属获得电子)或卤化物与甲脒混合时,存在一个明显的问题。这意味着钙钛矿太阳能电池不能对光反应——这是收集太阳能的一个大问题!

然而,多亏了瑞士一家研究机构的研究人员,这个问题现在可能有了解决方案。根据《科学日报》,这些研究人员正在开发一种方法来克服现有过程中的问题,以便使之前不具有光活性的钙钛矿细胞变得光敏(对光敏感)。

因此,研究表明,钙钛矿太阳能电池的功率转换效率超过23%,加上“长期运行和热稳定性”。1

什么科学杂志关于钙钛矿的预测——“我们将在未来几年看到很多这种晶体结构”——似乎是真的,因为这种材料显示出极大的潜力,将我们的星球推向绿色能源。

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参考文献

1洛桑理工学院Fédérale。“化学创新稳定了性能最佳的钙钛矿配方。”《科学日报》。《科学日报》,2020年10月1日。www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201001155906.htm

2科学杂志,2017年11月

3.俄勒冈州立大学,“近200年前发现的晶体结构可能是太阳能电池革命的关键”https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702144050.htm

4刘旭东,徐伟,白绍忠。et al。发光二极管用金属卤化物钙钛矿。Nat。板牙。(2020)。https://doi.org/10.1038/s41563-020-0784-7