塞缪尔·埃里克森(Samuel Erickson),1卡利斯塔·卢姆(Calista Lum),1凯蒂·斯蒂芬斯(Katie Stephens),2 Mritunjaya Parashar,3 Darshpreet Kaur Saini,3 Bibhudutta Rout,3 Cheol Park,4 Timothy J. Peshek,Timothy J. Peshek,5 Lyndsey McMillon,5 Lyndsey McMillon,5材料和生物材料科学与工程,加利福尼亚大学,默塞德分校,默塞德,加利福尼亚州,美国3北德克萨斯大学,美国德克萨斯州登顿市北德克萨斯大学4高级材料和加工分支,NASA LANGLEY研究中心,弗吉尼亚州汉普顿,弗吉尼亚州23681,美国5光伏和电力化学领导人,乔治·艾尔纳·H·格兰德·艾尔纳(John H. *通信:sghosh@ucmerced.edu https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.111586
S。Maqsood A,B,*,S。Mumtaz C,M。A. Javed D,M。Attiqus Salam A,E,E,Khalid M. Elhindi F A Lahore -54000 B物理学的Wahdat Road wahdat Road Govt的物理学系,GC Polysics(CASP),GC University,lahore colication and libiolicy kc and libioloy -54000 colohory -00000 co。大学,首尔01897,韩国d数学系,加利福尼亚大学,拉合尔-54000,巴基斯坦e物理系,GC大学,拉合尔-54000,巴基斯坦F植物生产系,食品与农业科学学院,国王Saud University,Saud University,P.O.Box 2460,Riyadh 11451,沙特阿拉伯在这项研究中,我们介绍了对卤化物双重perovskites CS 2 AUSBX 6(X = CL,BR,I)的特征的经验研究,并强调结构,机械,机械和光电元素,以及热电学能力。对热和结构耐用性的评估涉及测量制造和公差比的焓。在结构中相同位置用溴(BR)和碘(I)代替氯(CL)导致晶格特性的激增,并且大量弹性减少。使用弹性系数的模量计算弹性表明其柔性特征。对电带结构的检查表明,它具有间接的带隙特征。强调了许多特征的适用性,例如介电系数,灭绝系数,反射率,电子电导率,热电导率以及Seebeck系数,并强调用于光伏和热小工具。(2024年9月29日收到; 2024年12月5日接受)关键词:热性能,光学特征,双钙钛矿卤化物,间接类型的带隙半导体材料材料1。引入全球人口的指数增长以及各种高级电子设备的广泛利用导致能源需求的持续增长,而当前的化石燃料无法满足[1,2]。为了解决日益增长的全球能源消耗,获得可再生和环保能源至关重要[3]。专家正在积极寻求具有成本效益,环保且非常有效的能源替代方案来满足需求[4]。太阳能由于其可及性和生态友好而是所有形式的可持续能源之间的最佳选择[5]。根据研究结果,利用来自太阳的一个小时的光线可以产生足够的电能,以满足全年的全球电力需求。太阳能是丰富而强大的电力来源。如果我们利用并将其转变为电力,它有可能以当前形式维持全球人口二十七年的时间[6,7]。石油和煤中的所有能量与地球连续三天内接收的太阳辐射量相同[8,9]。太阳能是指太阳发出的电磁辐射,可以利用通过使用太阳能电池来产生温暖或电力[10]。太阳能电池可分为三代。最初的太阳能电池耐用且可靠,利用硅
钙钛矿太阳能电池 (PSC) 具有低成本、高效率太阳能的潜力,但它们对水分的敏感性限制了实际应用。目前的制造需要受控环境,限制了大规模生产。研究人员的目标是开发在环境条件下寿命更长的稳定 PSC。在这项研究中,我们研究了在自然空气中使用四种不同的反溶剂(甲苯、乙酸乙酯、乙醚和氯苯)制造和退火的钙钛矿薄膜和太阳能电池的稳定性。薄膜(厚度约 300 纳米)通过单步旋涂沉积,并在环境空气中放置长达 30 天。我们监测了结晶度、电性能和光学随时间的变化。结果表明,薄膜的结晶度、形态和电光性能逐渐下降。值得注意的是,用乙酸乙酯制成的薄膜与其他溶剂相比表现出更好的稳定性。这些发现有助于推进在正常环境条件下制造的稳定高性能 PSC。此外,我们还讨论了未来工作方向中可能采用的机器学习(ML)方法来优化材料结构和合成工艺参数,以实现未来高效的钙钛矿太阳能电池的制造。
双钙钛矿卤化物是可再生能源生产的有前途的材料,满足解决能源稀缺问题的标准。因此,研究这些卤化物可能对光电和太阳能电池应用有用。在这项研究中,我们使用全电位线性线性的增强平面波(FP-LAPW)方法,使用密度功能理论计算,研究了2 agircl 6(a = cs,rb,k)的结构,机械,热力学,电子和光学特性,以评估其适用于renewability的适用性,并使用全电位线性的增强平面波(FP-lapw)方法来计算。金匠公差因子,八面体因子和新的公差因子已经证实了预测化合物的立方稳定性。我们还通过计算形成焓,结合能和声子分散曲线来验证这些化合物的热力学稳定性。此外,对刚度常数的Born-huang稳定性要求证实了标题化合物的机械稳定性。为了预测准确的光电特性,我们采用了TB-MBJ电位。电子带结构的计算表明,标题为halides的直接带隙半导体性质,值分别为1.43 eV,1.50 eV和1.55 eV,分别为CS 2 AGIRCL 6,RB 2 AGIRCL 6和K 2 AGIRCL 6。此外,所有这些化合物都显示出非常低的有效电子质量,表明它们的高载体迁移率可能。这些化合物的光电导率和吸收光谱验证了我们的条带结构结果的准确性。此外,2 AGIRCL 6(A = CS,RB,K)化合物的光学性质表现出非常低的反射率和出色的光吸收系数(10 5 cm -1)在可见光光谱中,表明它们作为太阳能电池中吸收层的适合性。
1 麻省理工学院材料科学与工程系,美国马萨诸塞州剑桥 02139 2 魏茨曼科学研究所化学与生物物理系,以色列雷霍沃特 76100 3 博洛尼亚 INSTM-UdR 工业化学系“Toso Montanari”,意大利博洛尼亚 40129 4 林雪平大学物理、化学和生物系(IFM),瑞典林雪平 SE-581 83。 5 Mork Family 南加州大学化学工程与材料科学系,美国加利福尼亚州洛杉矶 90089 6 魏茨曼科学研究所分子化学与材料科学系,以色列雷霍沃特 76100 7 Ming Hsieh 南加州大学电气与计算机工程系,美国加利福尼亚州洛杉矶 90089 8 南加州大学纳米成像核心卓越中心 (CNI),美国加利福尼亚州洛杉矶 90089(日期:2024 年 10 月 11 日)
摘要。这项研究研究了MGTIO 3钙钛矿材料的电子,光学和结构特性,无论是纯还是掺杂氮(N)和磷(P)等元素。调查利用了WIER2K代码中实现的GGA-MBJ近似值的密度功能理论(DFT)。结果表明,在具有y(n和p)的氧气位置,掺杂mgtio 3的带隙能显着低于纯MGTIO 3的带隙能量,其带隙为2.933 eV。,特别是在n和p的情况下,频带间隙降至1.74和0.65 eV,此外,费米能(EF)水平在P型半导体(SC)中向价带(VB)移动。此外,我们已经分析了这些系统的光学特性,包括它们的介电函数(εଵ和εଶ),光导率(𝜎),吸收系数(α)和折射率(n)。此外,用n和p掺杂会增加可见光光谱中的吸收,这在光照下会提高光催化活性,因为掺杂的材料的价和传导带更容易地产生氢。上面的发现表明,这些材料具有广泛的应用,包括光电设备的创建。
气体固定式摩擦式纳米生成器(GS-Tengs)为设计自动传感器设计提供了有希望的途径。然而,GS-Tengs低电输出的内在限制可能会影响传感系统的准确性和敏感性。在这里,我们通过整合具有铁电(3,3-二氟西丁基铵)2 CUCL 4 [(DF-CBA)2 CUCL 4]填充剂的胶粘剂聚(硅氧烷 - 二苯基乙二醇 - 尿氨基烷)(PSDU)弹性剂来开发多孔复合材料。psdu,一种本质上具有交替柔软的段和超分子键的底层底层负面材料,可为复合材料赋予出色的可压缩性,粘附和自我修复特性。同时,(DF-CBA)2 CUCL 4作为功能填充剂的掺入利用氢键网络的形成来增强电荷转移过程。这些填充剂通过电动波动过程有助于电荷积累,从而使功率输出的提高超过1400倍,高于基于PSDU的密集的GS-Teng。挖掘到多孔聚(硅氧烷 - 二苯基乙酰基 - 氨基甲烷) - 玻璃盐(PSDU-PK)GS-TENGS的多功能性能上,已经证明了手势/食物识别和双模式感测系统等应用,表明它们在可耐磨性的电力和智能农业中有希望的潜在潜在的潜在潜力。
有机-无机金属卤化物钙钛矿正在迅速接近最先进的硅太阳能电池,性能最佳的设备现在已达到 25.7% 的能量转换效率 (PCE)。[1] 尽管稳定性仍然是钙钛矿太阳能电池 (PSC) 面临的挑战,但它们的溶液加工性是一大优势。刮刀涂布、[2] 狭缝模头涂布 [3] 和喷涂 [4] 等技术与卷对卷 (R2R) 加工兼容,原则上,这应该可以实现比现有硅太阳能技术高得多的生产速度。然而,用于结晶钙钛矿活性层的漫长退火时间降低了实际制造过程中可以达到的最大理论网速。2020 年,Rolston 等人展示了所有可扩展 PSC 加工技术中最高的涂层速度,实现了 > 12 m min −1 的生产速度。 [5] 喷涂工艺与大气等离子体后处理工艺相结合,[6] 制备出的 PSC 器件和模块的 PCE 分别为 18% 和 15.5%。至关重要的是,它们是在不对钙钛矿层进行退火的情况下制造的。在这种速度下,模块成本预计可以与 Si 完全竞争。[7] 相比之下,经过 10 分钟退火的旋涂 PSC 的计算吞吐率仅为 0.017 m min −1 ;这个速率远远超出了商业化要求。此外,高温处理步骤会增加公用设施成本并降低吞吐率,从而增加了器件制造成本。[8] 高工艺温度也与许多敏感的柔性(聚合物)基板不兼容,而这些基板预计在“物联网”应用中非常重要。[9,10] 这个不断增长的市场预计将使钙钛矿的初始投资和市场进入门槛降低一个数量级。[11]
要全面了解杂原子材料,既需要准确描述其短程结构,也需要了解促进或抑制特定短程有序的物理原理。这种机制理解对于技术相关材料尤其有价值,在这些材料中,促进或抑制特定局部结构模式的有针对性的合成方案可能允许优化关键材料特性。虽然许多阴离子无序杂阴离子材料的结构已被很好地表征,但阳离子无序杂阳离子材料的研究较少。对于杂阴离子材料,已经提出了各种通用设计规则来解释基于电子、应变或静电效应的部分或完全阴离子有序的具体例子。1,2,15,20然而,对于杂阳离子材料,指导短程有序偏好的因素尚不清楚。23