高標準嚴要求：新一代太陽能科技成功度過尷尬期

單一混合鹵化物鈣鈦礦晶體的掃描共聚焦顯微鏡圖片顯示，發(fā)射光包括混合(綠色)和分離(紅色)區(qū)域。

熒光圖像同時記錄下了兩個單獨的波長區(qū)域。左圖為540~570 nm處的熒光發(fā)射，右圖為660~690 nm處的熒光發(fā)射。

金屬鹵化物鈣鈦礦是一類重要的有機-無機雜化材料。這類材料為高效太陽能光伏發(fā)電、光發(fā)射裝置和快速X射線探測器的制造提供了廉價、靈活的選擇。

雖然鈣鈦礦材料在過去的十年中發(fā)展迅速，但仍存在一些阻礙其廣泛應用的問題——如：光誘導相分離。在這種情況下，光照會破壞鹵化物鈣鈦礦中“精心配比”的元素組成，從而導致材料帶隙失穩(wěn)及光波干擾，影響電荷載體傳導并降低器件效率。

《自然 材料》雜志當?shù)貢r間10月19日報道，澳大利亞莫納什大學、澳大利亞研究理事會(ARC)激子科學卓越中心和悉尼大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了抑制光誘導相分離的方法：用高強度光抵消低強度光造成的破壞。借助這種方法，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)材料帶隙的主動控制。

墨爾本大學的Christopher Hall博士和莫納什大學的Wenxin Mao博士無意中發(fā)現(xiàn)了這一方法。在悉尼大學Stefano Bernardi博士的協(xié)助下，Christopher等通過計算建模更好地理解了該方案。

Stefano解釋說：“我們發(fā)現(xiàn)，當激發(fā)強度增加時，離子晶格中的局部應變(造成分離的根本原因)開始融合，然后局部形變就消失了。在一個正常的晴天，光照強度不高，這時局部形變依然存在。但如果你利用太陽能聚光器將激發(fā)波長提高到閾值以上，分離現(xiàn)象就消失了。”

這一發(fā)現(xiàn)對于太陽能電池意義重大——研究人員現(xiàn)在能夠保證鹵化物鈣鈦礦材料的元素組成不被破壞，使其在暴露于陽光下時也能保持穩(wěn)定。

Christopher說：“很多研究人員嘗試以抑制光誘導紊亂的方式來解決分離問題，比如說改變材料的組成或尺寸。我們展示的方法使材料在需要場合得以利用。作為太陽能電池，我們需要的正是讓更多的光線聚焦于它。”

Wenxin Mao表示：“更令人興奮的是，我們或許可以利用光快速切換帶隙的能力，將鈣鈦礦應用于數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。”

目前相關(guān)基礎(chǔ)性工作已經(jīng)完成，下一步是將其應用于設備中。

科界原創(chuàng)

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

期刊來源：《自然 材料》

期刊編號：1476-1122

原文鏈接：

https://phys.org/news/2020-10-tough-intense-glare-next-gen-solar.html