钜大LARGE | 点击量：784次 | 2021年12月16日
高温高压下形成的黑色钙钛矿相 可提高太阳能电池转换效率
在被称为钙钛矿的材料中，最令人兴奋的是一种材料，它可以像今天的商业硅太阳能电池一样有效地将阳光转化为电能，并且有可能变得更便宜和更容易制造。
只有一个问题：在这种材料所能采取的四种可能的原子构型或相中，有三种是有效的，但在室温和普通环境中是不稳定的，它们很快就会恢复到第四相，这对太阳能应用完全没有用。
现在，斯坦福大学和美国能源部SLAC国家加速器实验室的科学家们找到了一个新的解决方案：简单地将无用的材料放在金刚石砧槽中，在高温下挤压。这种处理方法使它的原子结构变成一种有效的结构，并使它保持这种状态，即使在室温和相对潮湿的空气中也是如此。
研究人员在《自然》杂志上描述了他们的研究成果。
斯坦福材料与能源科学研究所（SIMES）研究员、SLAC工作人员于林（yulin）说：“这是第一个利用压力来控制这种稳定性的研究，它确实开辟了很多可能性。既然我们已经找到了制备这种材料的最佳方法，有可能将其扩大到工业生产，并使用同样的方法来操纵其他钙钛矿相。”
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
寻求稳定
钙钛矿的名字来源于一种具有相同原子结构的天然矿物。在这种情况下，科学家们研究了一种由碘、铅和铯组成的卤化铅钙钛矿。
这种材料的一个阶段，称为黄色阶段，没有一个真正的钙钛矿结构，不能用于太阳能电池。然而，科学家们不久前发现，如果你用某种方法处理它，它会变成一种黑色钙钛矿相，这种黑色钙钛矿相在将阳光转化为电能方面非常有效。这使得它备受追捧，成为许多研究的焦点，斯坦福大学教授、研究合著者温迪•毛（WendyMao）说。
不幸的是，这些黑相在结构上也是不稳定的，往往很快就会坍缩回到无用的状态。另外，它们只能在高温下高效工作，毛教授说，研究人员必须克服这两个问题，才能在实际设备中使用。
以前曾有人试图用化学、应变或温度来稳定黑相，但只是在没有水分的环境中，而这种环境并不能反映太阳能电池的实际运行条件。这项研究结合了压力和温度在更现实的工作环境。
压力和热量起作用
林教授和博士后研究员冯克与斯坦福大学研究小组的同事们合作，设计了一个装置，黄色相的晶体被挤压在钻石的尖端之间，这就是所谓的钻石砧细胞。在压力不变的情况下，晶体被加热到450摄氏度，然后冷却。
科学家们说，在适当的压力和温度组合下，晶体从黄色变为黑色，并在压力释放后保持在黑色阶段。它们能抵抗潮湿空气的变质，在室温下保持稳定和有效10至30天或更长时间。
用X射线和其他技术进行的检查证实了材料晶体结构的变化，SIMES理论家贾春晶和Thomas-Devereaux的计算提供了压力如何改变结构和保持黑相的见解。
林说，使晶体变黑并保持这种状态所需的压力大约是大气压的1000到6000倍，约为人造金刚石行业常用压力的十分之一。因此，进一步研究的目标之一将是将研究人员从钻石砧细胞实验中学到的知识转移到工业上，并扩大工艺规模，使其进入制造领域。
