科学家利用三明治模型改进下一代太阳能电池板的设计

ARC激子科学卓越中心的工作表明，某些钙钛矿太阳能电池中使用的二维（2D）薄膜非常类似于三明治。钙钛矿是太阳能研究和设计领域最前沿的令人兴奋的材料。

以前，科学家认为这些2D钙钛矿薄膜具有“梯度”结构，其中某些成分被发现在材料的深处，而其他互补元素仅位于表面附近，如饼干上的顶部。

然而，在《材料化学杂志》上发表的一篇论文中，墨尔本大学的ExcitonScience成员与澳大利亚国家科学机构CSIRO和山东大学的合作者一起提供了类似三明治结构的证据，其中两个相同类型的层（面包）围绕着一个中心的对比层（馅料）。

下一代太阳能电池原型材料的一个例子

这种布局鼓励激子：对于将太阳光转化为电很重要的准粒子，从中心层移动到薄膜的两个表面，而自由载流子传输电荷以通过电极收集，从而有助于在将其结合到设备中时更有效地产生太阳能。

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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%

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拟议的2D钙钛矿“三明治”结构的图形表示。

相应的作者肯·吉吉诺教授（KenGhiggino）说，一个真正的问题是了解这些2D钙钛矿太阳能电池的真正结构。

文献中有很多争议。我们取得的进步是找出这些薄膜的真正结构是什么，以及它们在太阳能电池中的工作方式。

相对于“3D”钙钛矿电池，其具有出色的稳定性和耐用性，因此2D钙钛矿设备特别受关注。研究人员利用CSIRO的基础设施和专业知识开发的原型2D设备已证明其效率为13％。

在对结构有了更基本的了解之后，研究人员现在将尝试通过更改钙钛矿“三明治”内各层的厚度来提高设备效率。

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除太阳能电池外，改进的2D钙钛矿薄膜在发光二极管（LED）和光电探测器中也具有重要的应用，例如视频成像、光通信、生物医学成像、安全性、夜视、气体传感和运动检测。

主要作者FeiZheng博士说，这是首次提出一种三明治结构而不是传统的梯度分布模型。我们认为这一发现将有助于设计和设备优化，以实现2D单元和LED的更高性能。