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。
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。
GaAs 的压力 - 电阻曲线 , (c) 6.0 mm 切角二级压砧校压结果 , (d) 2.5 mm 切角二级压砧校压结果 Fig.3 Pressure calibration of 1 000 t Walker-type apparatus: (a) ZnTe resistivity-pressure curve using 6.0 mm edge lengthsecond stage anvil; (b) GaAs resistivity-pressure curve using 2.5 mm edge length second stage anvil; (c) pressure calibration result using 6.0 mm edge length second stage anvil; (d) pressure calibration result using 2.5 mm edge length second stage anvil
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
摘要 人脑是自然界中终极的计算机器。创建能够模拟大脑工作方式并与大脑通信的类脑设备对于制造高效计算电路、监测早期疾病的发生以及跨脑机接口传输信息至关重要。在这种情况下,离子-电子信号的同时传导将特别令人感兴趣,因为离子传递器是人脑中信息传递的手段,而传统电子设备则利用电子或空穴。从这个角度来看,我们提出强关联氧化物(主要集中在钙钛矿镍酸盐)作为此目的的潜在候选材料。可逆地接受小离子并将离子信号转换为电信号的能力使钙钛矿镍酸盐成为神经形态计算和生物电应用的有力候选材料。我们将讨论钙钛矿镍酸盐中离子掺杂和电阻率调制之间相互作用的机制。我们还将介绍在神经形态计算和脑机接口应用中使用钙钛矿镍酸盐的案例研究。最后,我们指出了该领域的挑战并提出了我们的观点。我们希望钙钛矿镍酸盐中强电子相关性的利用将为未来的计算设备和脑机接口提供令人兴奋的新机会。
聚合物基质中纳入的铅卤化物钙钛矿纳米晶体(LHP-NC)已成为各种光子应用的有前途的材料。然而,由于单体转化率低,LHP-NCS负载限制以及在连接后保持NCS完整性方面,挑战持续到实现高质量的纳米复合材料,并限制了NCS完整性。通过NC引发的光诱导的电子传递 - 可逆的加法链转移(PET-RAFT)方法合成单个步骤中合成LHP-NCS/聚(甲基丙烯酸甲酯)纳米复合材料的新颖方案。poly-Merization启动由NCS表面介导的蓝光下介导的均可制造具有NCS载荷的同质纳米复合材料,即使在氧气的情况下,NCS载荷也可达高达7%w/w和≈90%的单体转换。此过程保留了NCS的光学质量并钝化了NCS表面缺陷,从而导致纳米复合材料表现出接近统一发光效果。通过放射性发光测量值表明,这种方法对产生高负载的纳米复合材料进行辐射检测的潜力验证了6000 pH MeV-1的光屈服值和效率寿命为490 PS的快速闪烁动态,显示了时间射频射频的前景。