利用热致液晶提高钙钛矿太阳能电池组件的效率和稳定性
太阳能电池板和光伏发电 (PV) 正变得越来越普遍，为电力生产脱碳的持续努力做出了贡献。基于钙钛矿(一种可以利用部分太阳光谱的矿物质)的太阳能电池最近实现了非常有前景的能量转换效率和稳定性。
尽管取得了这些令人鼓舞的结果，但迄今为止，扩大钙钛矿太阳能电池的规模仍被证明具有挑战性。通常，随着表面积的增加，它们的效率似乎会显着下降。
西北大学、化学科学与工程研究所(EPFL)和世界各地其他机构的研究人员最近推出了一种新的设计策略，可以帮助提高钙钛矿太阳能电池组件的效率和稳定性。他们提出的方法(在《自然能源》中概述)需要添加热致液晶，以保护太阳能电池免受环境压力因素的影响并提高其稳定性。
该论文的合著者 Yi Yang 博士和 Mohammad Khaja Nazeeruddin 博士告诉 Tech Xplore：“我们最近的论文源于对高效、稳定的钙钛矿太阳能模块日益增长的需求。”
“我们的目标是利用材料科学和光伏技术进步的见解，解决先前研究工作面临的挑战。我们的主要目标是开发一种提高效率和稳定性的制造方法，突破钙钛矿太阳能技术的界限。”
先前探索使用液晶保护钙钛矿太阳能电池的研究通常将其用作常规钝化和空穴传输材料。这些研究忽略了这些晶体的热致性质，或者换句话说，它们响应热量和温度变化的运动。
Yang 博士、Nazeeruddin 博士和他们的同事着手开发一种利用这些热致特性的新型添加剂。他们提出的策略可以防止传统添加剂典型的蒸发结晶以及随之而来的晶体在界面处的积累，最终确保大面积钙钛矿薄膜的均匀钝化。
“在溶剂蒸发过程中的共沉淀过程中，先前的添加剂往往会聚集在钙钛矿薄膜内，从而阻止电荷载流子的移动，”杨博士和纳泽鲁丁博士说。“这使我们提出了一个假设：探索常用的蒸发沉淀和结晶之外的替代加工方法可能会减少缺陷和绝缘夹杂物的存在。”
研究人员最近的研究表明，由于热致相变，热致液晶可以避免与先前提出的其他液晶添加剂相关的聚集。从本质上讲，即使钙钛矿凝固，它们也会保持液态，从而促进太阳能模块中电荷载流子的移动更长时间。
研究人员解释说：“混合液固系统内的有效扩散使液晶分子能够均匀分布在整个薄膜中，从而实现缺陷的均匀钝化。”
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