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 一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用具有良好光吸收性能的材料，提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率。該研究首次使用了硅納米顆粒。這種納米顆?？梢圆东@電池活性層寬度范圍波長(zhǎng)的光。此外，顆粒本身不吸收光并且不與電池的其他元件相互作用，從而能夠良好的保持穩(wěn)定性。

該研究已發(fā)表在Advanced Optical Materials雜志上。

在過(guò)去幾年中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池被廣泛的研究及使用。復(fù)合材料的研究及發(fā)展使科學(xué)家們能夠創(chuàng)造出廉價(jià)，高效且易于使用的太陽(yáng)能電池。唯一的問(wèn)題是鈣鈦礦層的厚度不應(yīng)超過(guò)幾百納米，但這確導(dǎo)致薄鈣鈦礦吸收的太陽(yáng)光入射光子量較少。

鑒于此，研究人員必須找到一種方法在不增加其厚度的前提下，增強(qiáng)吸收鈣鈦礦層的光捕獲性能。為此，研究人員使用金屬納米粒子。由于表面等離子體激發(fā)，這種顆粒具有良好的光吸收能力，但是仍然具有顯著的缺點(diǎn)。例如，它們自身會(huì)吸收一些能量，使電池加熱從而導(dǎo)致?lián)p壞。ITMO大學(xué)與圣彼得堡國(guó)立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)合作，提出通過(guò)使用硅納米粒子來(lái)解決這些問(wèn)題。

ITMO物理與工程學(xué)院的研究生Aleksandra Furasova 表示：“介電粒子不吸收光線，因此它們不會(huì)升溫。而且它們具有良好的化學(xué)惰性，因此不會(huì)影響電池的穩(wěn)定性。此外，這種粒子具有高度共振性，可以吸收更多波長(zhǎng)的光線。由于特殊的納米結(jié)構(gòu)，它們不會(huì)破壞電池的結(jié)構(gòu)。這些優(yōu)點(diǎn)使我們能夠?qū)㈦姵氐男侍岣叩浇?9％。相比較于之前的研究報(bào)道，該特殊鈣鈦礦材料的結(jié)果表現(xiàn)的最佳”。

根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，該研究首次使用硅納米粒子來(lái)增強(qiáng)吸收上層的光捕獲特性。硅納米粒子已經(jīng)超過(guò)了等離子體?？茖W(xué)家希望深入研究納米粒子與光的相互作用，以及它們?cè)阝}鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用，從而取得更大的突破。

“該研究中，我們使用了MAPbI3鈣鈦礦，從而能夠詳細(xì)研究共振硅納米粒子如何影響鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。現(xiàn)在我們可以進(jìn)一步嘗試將這些粒子用于其他類型的鈣鈦礦，以提高效率和穩(wěn)定性。除此之外，還可以通過(guò)改性納米顆粒，以增強(qiáng)其光學(xué)和傳輸性質(zhì)。

ITMO混合納米光子學(xué)和光電子實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Sergey Makarov表示：“更重要的是，硅納米顆粒非常便宜且易于生產(chǎn)。因此，這種方法可以很容易地在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中使用。”