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优秀!将经济学引入材料中!北京理工大学,再发重磅《Science》!
一、研究背景卤化物钙钛矿材料具有无限的组成空间,几乎可以在整个区域连续调整,具有可调的电子和光学性质。尽管钙钛矿太阳能电池可以具有高功率转换效率(PCE),但其有限的器件寿命仍然是商业化的重大挑战。混合阳离子和阴离子的使用导致了晶体更合适的耐受系数,以提高结构稳定性和额外功能,从而增强所得吸收薄膜的化学稳定性。然而,混合钙钛矿吸收剂经常发生元素和相分离,这会降低器件效率和寿命。大多数关于混合钙钛矿相分离的研究侧重于膜老化,以了解阳离子和阴离子迁移、纳米级簇的形成和发展、热力学驱动力及其对膜性能和器件性能的影响。有效的策略,如松弛残余应变和引入低维钙钛矿,可以通过抑制离子迁移来延迟相分离。然而,需要相关的度量来研究单个离子的原子聚集,以关联它们导致薄膜退化的集体行为。
二、研究成果用于高性能太阳能电池的混合卤化物钙钛矿中的阳离子和阴离子的混合物经常发生元素和相分离,这限制了器件寿命。北京理工大学陈棋教授课题组采用谢林分离模型来研究单个阳离子迁移,并发现初始膜的不均匀性加速了材料的降解。作者通过添加硒酚制备了钙钛矿膜(FA1–xCsxPbI3;其中FA是甲脒),这导致了均匀的阳离子分布,从而在材料加工和设备操作期间延缓了阳离子聚集。在1个太阳光照下的最大功率点下,3190小时后,得到的器件实现了提高的效率,并保持了其初始效率的>91%。作者还观察到具有初始均匀FACsPb(Br0.13I0.87)3吸收体的装置的使用寿命延长。相关研究工作以“Initializing film homogeneity to retard phase segregation for stable perovskite solar cells”为题发表在国际顶级期刊《Science》上。祝贺!谢林模型由美国经济学家托马斯·谢林(Thomas Schelling)发明了一个著名的模型,描述的是同质性对于空间隔离的影响与作用,揭示了种族和收入隔离背后的原理。谢林模型是个关于人们选择在哪居住的模型。
三、图文速递
四、结论与展望研究表明,谢林模型是一个强大的工具,可以在原子尺度上对钙钛矿进行理论分析,并在宏观尺度上观察其相分离和膜降解。从模拟和实验结果中,作者发现,从元素分布来看,初始膜的均匀性对膜和器件的稳定性有很大影响。得益于采用硒代酚定制前体化学的均匀膜,作者开发了基于混合钙钛矿的高性能器件,即使在高温下也能在MPP测试期间实现长期稳定性。
五、文献文献链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3148文献原文:
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