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钙钛矿的用途是什么?

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

这些材料的高导电性——尤其是金属卤化物钙钛矿——使它们在各种技术中都很有用。

钙钛矿是地球上最丰富的矿物,从地幔中提取,占地球总质量的38%。钙钛矿的价值在本世纪头十年后期才被发现。科学家们发现,在钙钛矿上发光会产生少量电荷,足以制造微型太阳能电池2,3

电源转换效率高,制造性价比高

今天,据美国媒体报道《科学日报》,由这些材料制成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%。这使得它们相对于目前的市场领导者多晶硅具有优势。

在2020年9月的一份报告中,我们特别关注了在led中使用金属卤化物钙钛矿自然材料结果表明,该材料具有“适于发光应用的光电特性”。钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的发展也“进展迅速”,达到了“20%以上的高外部量子效率”。4

使用钙钛矿的好处还包括对缺陷的耐受性,以及将钙钛矿分层到表面以产生电荷的方式,使生产过程更容易、更便宜。

一大堆特殊的属性

正如我们所强调的宣布了我们的新产品系列,钙钛矿的特殊性能包括:

  • 超导性:电荷能有效地通过材料而没有阻力,节省能量。
  • 磁电阻:外加磁场对材料电阻的影响。
  • 压电:用于麦克风等应用中,当非导电材料在机械压力和潜热下产生电流。
  • 介电性能:影响电/磁能量的储存和释放。
  • 热电性质:在加热或冷却时产生电的材料中发现的。

新一代钙钛矿的解决方案

当金属卤化物钙钛矿是由阳离子(金属失去电子而非金属获得电子)或卤化物与甲酰胺混合而成时,一个明显的问题是光失活。这意味着钙钛矿太阳能电池不能对光做出反应——这是收集太阳能的一个大问题!

然而,多亏了瑞士研究机构的研究人员,这个问题现在可能有了解决办法。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,以便使以前的光惰性钙钛矿电池变得光敏(对光敏感)。

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

什么科学杂志2017年关于钙钛矿的预测——“在未来几年里,我们将看到很多这种晶体结构”——似乎是正确的,因为这种材料显示出巨大的潜力,让我们的地球走向绿色能源。

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参考文献

1洛桑理工学院Fédérale。“化学创新稳定了最佳钙钛矿配方。”《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”2020年7月,https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702144050.htm

4刘晓,徐伟,白松。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