科學(xué)家研發(fā)出二氧化鈦納米管的過氧化物光伏電池

導(dǎo)讀：全球研究小組開發(fā)了一種摻有銫的二氧化鈦納米管的過氧化物光伏電池。據(jù)稱，它比不摻銫納米管的電池具有更好的短路電流和功率轉(zhuǎn)換效率。他們說在高達(dá)800℃的溫度下，它具有最佳的熱穩(wěn)定性。

一個(gè)國(guó)際研究小組通過使用由二氧化銫——二氧化鈦（Cs－TiO2）制成的特殊納米管，開發(fā)出一種具有較強(qiáng)熱穩(wěn)定性和增強(qiáng)電子注入的過氧化物太陽能電池。

科學(xué)家們使用純度為99．4％、厚度為1毫米、長(zhǎng)度為50毫米的鈦片。該電池采用兩步電化學(xué)陽極化工藝制造，然后用Cs基溶液摻雜后，用Cs納米顆粒封裝。然后在450℃下對(duì)C2－TiO2納米管進(jìn)行退火，該太陽能電池以甲基三碘化鉛銨（CH3NH3PbI3）為基礎(chǔ)，它是一種具有高光致發(fā)光量子產(chǎn)率的過氧化物。

研究人員制造了具有規(guī)則、有序結(jié)構(gòu)的納米管，他們表示這對(duì)于太陽能電池實(shí)現(xiàn)高水平的功率轉(zhuǎn)換效率是必要的。這種效率與納米管本身的長(zhǎng)度成正比。

他們說：“如果納米管長(zhǎng)度在1微米（μm）到20微米之間，那么入射光子到電流的轉(zhuǎn)換效率（IPCE）就會(huì)增加，在20微米的長(zhǎng)度上達(dá)到80％，從而提高了過氧化硅太陽能電池的效率?！彼麄冞€表示20微米是電子的合理距離，可以實(shí)現(xiàn)更高的效率。

學(xué)者們表示他們用于生產(chǎn)納米管的摻雜材料的金屬離子具有更好的接受電子的能力。他們說：“摻雜的金屬可以很容易地捕獲傳導(dǎo)電子，使電子空穴對(duì)重組減少。”

他們使用紫外－可見光譜（UV－Vis）比較了他們的太陽能電池與用TiO2納米管設(shè)計(jì)的、沒有摻雜Cs的類似電池的性能。通過熱重分析（TGA）測(cè)量了這兩種器件的熱性能。熱評(píng)估結(jié)果顯示，摻雜的納米管在高達(dá)800 C的溫度下具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，他們還發(fā)現(xiàn)在150 C左右的溫度下，納米管的重量損失大約為1％。

分析表明，銫原子摻雜通過減少重組反應(yīng)，有效促進(jìn)了電子傳輸。研究人員表示，基于Cs－TiO2的過氧化物太陽能電池表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，使得短路電流比參考電池躍升了18．67％，功率轉(zhuǎn)換效率提高了22．28％。

研究人員總結(jié)道：“太陽能電池參數(shù)的改善可以歸因于增強(qiáng)了對(duì)器件中光生電荷載流子的提取?！?/p>

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