太阳能电池板和光伏(pv)正变得越来越普遍，有助于正在进行的旨在使电力生产脱碳的努力。基于钙钛矿的太阳能电池，一类可以利用部分太阳光谱的矿物，最近取得了非常有前途的能量转换效率和稳定性。

　　尽管有这些令人鼓舞的结果，但到目前为止，扩大钙钛矿太阳能电池的规模被证明是具有挑战性的。通常，它们的效率随着表面积的增加而显著下降。

　　西北大学、化学科学与工程研究所(EPFL)和全球其他研究所的研究人员最近推出了一种新的设计策略，可以帮助提高钙钛矿太阳能组件的效率和稳定性。他们提出的方法概述在《自然能源》杂志上，需要添加热致液晶，以保护太阳能电池免受环境压力因素的影响，并提高其稳定性。

　　“我们最近的论文源于对高效稳定的钙钛矿太阳能组件日益增长的需求，”该论文的合著者Yi Yang博士和Mohammad Khaja Nazeeruddin告诉Tech Xplore。

　　“我们的目标是解决以前的研究工作所面临的挑战，借鉴材料科学和光伏技术的进步。我们的主要目标是开发一种提高效率和稳定性的制造方法，推动钙钛矿太阳能技术的发展。”

　　以前探索使用液晶来保护钙钛矿太阳能电池的研究通常将它们用作常规的钝化和空穴传输材料。这些研究忽略了这些晶体的热向性，或者换句话说，它们对热量和温度变化的响应运动。

　　Yang博士、Nazeeruddin博士和他们的同事着手开发一种利用这些热致性的新添加剂。他们提出的策略防止了传统添加剂典型的蒸发结晶和随之在界面处积累晶体，最终确保大面积钙钛矿膜的均匀钝化。

　　Yang博士和Nazeeruddin博士说:“在溶剂蒸发过程中，在共沉淀过程中，先前的添加剂倾向于聚集在钙钛矿薄膜内，阻止载流子的移动。”“这让我们提出了一个假设:探索除常用的蒸发沉淀和结晶之外的其他加工方法，可能会减少缺陷和绝缘夹杂物的存在。”

　　研究人员最近的研究表明，由于热致相变，热致液晶可以避免与其他先前提出的液晶添加剂相关的聚集。从本质上讲，即使钙钛矿固化，它们也会保持液态，从而促进太阳能组件中载流子的长时间移动。

　　研究人员解释说:“在混合液-固系统内的有效扩散使液晶分子能够均匀地分布在整个薄膜上，从而均匀地钝化缺陷。”

　　在最初的测试中，Yang博士、Nazeeruddin博士和他们的合作者提出的新添加剂取得了令人鼓舞的结果，对30 cm2的钙钛矿迷你模块产生了良好的稳定性，快速扫描效率为21.8%，稳定效率为21.1%。这些发现可以激励其他研究小组开发钙钛矿太阳能电池，实验基于热致液晶的添加剂。

　　Yang博士和Nazeeruddin博士补充说:“我们引入了一种采用热致液晶的策略，以避免传统添加剂的蒸发沉淀，从而避免它们的界面积累，从而实现大面积钙钛矿膜的均匀钝化。”

　　“我们的方法可以扩展到槽模涂层制造商，以制造更大面积的钙钛矿子模块。功能和相结构可以进一步优化，以增强晶体生长，器件性能和稳定性。”

　　更多信息:Yi Yang等，一种热致液晶使高效稳定的钙钛矿太阳能组件，Nature Energy(2024)。DOI: 10.1038 / s41560 - 023 - 01444 - z。期刊信息:自然能源

　　?2024 Science X Network

　　引用:使用热致液晶来提高钙钛矿太阳能组件的效率和稳定性(2024,2月12日)，检索自https://techxplore.com/news/2024-02-thermotropic-liquid-crystals-efficiency-stability.html，该文档于2024年2月12日

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