鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:863次 | 2019年04月26日
解決鈣鈦礦太陽(yáng)能電池負(fù)電容之謎
在超越現(xiàn)有薄膜太陽(yáng)能電池的邊緣,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池似乎體現(xiàn)了一種理想的太陽(yáng)能電池:高效和低成本——如果沒(méi)有長(zhǎng)期穩(wěn)定性弱的問(wèn)題,這仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
與此相關(guān)的是發(fā)生在鈣鈦礦材料和器件中的特殊現(xiàn)象,在這些材料和器件中,非常緩慢的微觀過(guò)程可以為它們提供一種“記憶效應(yīng)”。
例如,測(cè)量鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率取決于設(shè)備在測(cè)量前被照亮的時(shí)間或電壓是如何施加的。
幾年前,這種被稱(chēng)為電流-電壓滯回的效應(yīng),導(dǎo)致了如何準(zhǔn)確確定鈣鈦礦效率的爭(zhēng)論。
這些模糊過(guò)程的另一個(gè)例子是在晝夜循環(huán)過(guò)程中回收(部分)以前退化的太陽(yáng)能電池。
當(dāng)測(cè)量太陽(yáng)能電池的性能與頻率的函數(shù)關(guān)系時(shí),這種影響是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題,這是一種典型的測(cè)量方法,用于更詳細(xì)地描述這些設(shè)備(阻抗譜)。它們導(dǎo)致低頻(赫茲到兆赫)的大信號(hào)和mf/cm2的大電容值,包括奇怪的“非物理”負(fù)值,這仍然是研究界的難題。
現(xiàn)在,實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師已經(jīng)解開(kāi)了這個(gè)謎(自然通信,“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中表觀光增強(qiáng)和負(fù)電容的起源”)。他們發(fā)現(xiàn)大型鈣鈦礦電容不是電荷儲(chǔ)存意義上的經(jīng)典電容,而是由于電池響應(yīng)時(shí)間慢而顯示為電容。
研究人員通過(guò)在時(shí)間域和不同電壓掃描速率下的測(cè)量來(lái)證明這一點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)表觀電容的起源是通過(guò)太陽(yáng)能電池接觸點(diǎn)的電流的緩慢改變,這是由移動(dòng)離子電荷的緩慢積累所調(diào)節(jié)的。緩慢增加的電流在阻抗譜中表現(xiàn)為負(fù)電容。
這項(xiàng)研究揭示了這些器件中的光伏效應(yīng)與鈣鈦礦材料離子導(dǎo)電性之間的相互作用。獲得這樣的深入了解有助于努力定制、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。