德国新加坡联合研究微调等离子体技术太阳能电池性能取得新突破

2020-05-13 17:17

导读：本周发表的两项不同研究表明，德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中，在使用等离子体增强技术改善钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性方面取得了新进展。

近年来，等离子增强已经用于旨在改善钙钛矿太阳能电池的效率和热稳定性的广泛研究中。该技术包括通过金属纳米结构增强细胞的电磁场，从而改善器件在可见光谱中的低光学吸收。

上周，发表了有关该主题的两项新研究，表明对金属等离子体激元效应的兴趣近来并未减弱。

在德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中，已对该技术的最新进展进行了分析。

研究小组解释说，表面等离子体激元对钙钛矿细胞来说特别有趣，因为它们的性质可以通过控制金属纳米结构的形状、大小和介电环境进行微调。因此，结合等离子体结构的钙钛矿细胞可能具有更薄的吸收层，不影响光学厚度，并且可以设计为半透氧器件。

科学家们描述了典型的电浆细胞钙钛矿作为设备由一个紧凑的20 － 50纳米氧化钛（二氧化钛）阻挡层，100 － 400 nm之间嵌入层电子运输材料，如介孔二氧化钛和透明导电氧化物基质，由一个洞之后运输材料夹在钙钛矿吸收器和接触电极。

科学家们还描述了钙钛矿电池应用中如何通过等离子激元进行偶极子－偶极子耦合的热电子注入，光捕获和能量流向调制。他们的发现发表在《高等科学》杂志上的论文《等离子钙钛矿太阳能电池的最新进展》中。

在另一项研究发表在本周《自然》杂志上，双金属植入电浆为二氧化钛光电阳极敏化的第三代太阳能电池，印度的大师Nanak Dev大学的科学家们寻求改善二氧化钛的聚光能力敏化剂用于这种类型的细胞，同时防止复合效应。

根据研究人员的研究，通过离子注入技术将金和银纳米颗粒嵌入二氧化钛中。依赖纳米颗粒的细胞效率及其等离激元诱导的光电效应显示，其效率（相对而言）比未植入的细胞高89％。

据微锂电小组分析，这种更高的效率取决于二氧化钛的增强的光收集能力，后者可以产生大量的光激发电子，并且取决于嵌入二氧化钛的光阳极中的银和金纳米粒子所产生的等离子电效应。

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