混合2D钙钛矿可推入石墨烯领域

在CleanTechnica，我们一直在向钙钛矿型太阳能电池上泼洒大量墨水，尽管该技术在赶上传统的硅太阳能电池之前还有一段路要走，但前景几乎一刻都在改善。在最新的发展中，劳伦斯·伯克利国家实验室的研究团队宣称，吹牛的权利是首次成功创建由离子材料制成的二维混合钙钛矿半导体。

该研究小组预计将在场效应晶体管和光电检测器中首次应用。如果新的混合动力进入钙钛矿太阳能电池，它可能会给“其他” 2D材料石墨烯带来收益。

钙钛矿和太阳能电池

对于那些刚接触该主题的人来说，钙钛矿是指具有独特晶体结构的一类矿物。最初的天然钙钛矿矿物是在19世纪的乌拉尔山区发现的，此后，人们创造了各种合成形式，与石墨烯的制造相比，该工艺相对简单且廉价。

当应用于太阳能电池时，钙钛矿具有一些非常吸引人的品质。阻碍采用第一代钙钛矿太阳能电池的一个障碍是使用铅（一种有毒的材料）。开发无铅版本的工作正在进行中，但仍需要解决钙钛矿的一个严重缺点-当暴露于潮湿空气中时，钙钛矿会破裂。

在太阳能创新者迈克尔·格莱泽尔（Michael Graetzel）的一次演讲中，CleanTechnica在最近的一次瑞士技术之旅中碰巧看到了钙钛矿太阳能电池的未来。正如Graetzel所看到的那样，在当前的技术状态下，最直接的生产性途径是仅在实用环境中部署基于铅的版本，在该环境中可以更有效地控制，监控并最终回收或安全处置有毒物质。

换句话说，不要为新的钙钛矿屋顶太阳能装置而屏住呼吸。

通往更多，更好的钙钛矿太阳能电池的二维途径

我们只是注意到，如今2D材料场景变得非常拥挤，而伯克利实验室钙钛矿的新突破说明了该领域的发展速度。这项研究是实验室的分子铸造厂（Molecular Foundry）的产物，该实验室是由能源部组织的一个合作的纳米级研究中心。

您可以继续屏住呼吸以获取分散的钙钛矿太阳能电池，因为这种新型混合电池结合了铅，溴，氮，碳和氢原子。但是，研究小组指出，由于其独特的结构，其新型2D杂化钙钛矿的离子性质使其在其他新型2D半导体材料中脱颖而出，包括氮化硼二硫化钼和石墨烯。

其他的新型2D半导体是共价的，如果您还记得高中化学（我们没有），离子和共价是指化合物中原子之间的两种不同键。作为一个参考点，离子化合物的溶液导电，而共价化合物则不导电。

溶液中的有机-无机杂化钙钛矿已经用于太阳能电池的薄膜中，但是除非有人知道什么不同，否则伯克利实验室的材料代表了杂化材料首次成功用于独立式二维片材中。

产生2D钙钛矿片的其他尝试通常包括旋涂，剥离或化学沉积等方法，但结果导致面板相对较厚。伯克利实验室团队通过在衬底上“生长”晶体获得了超薄的2D效果，产生了以下独特结果：

“……初步的光致发光研究表明，在453纳米处有一个带状边缘发射，与块状晶体相比，它发生了红移。这表明这些二维杂化钙钛矿可以通过改变板材厚度以及通过相关材料的合成来改变组成来实现颜色调整。”

有关所有详细信息，您可以在《科学》杂志上查找“原子薄的二维有机-无机杂化钙钛矿”研究。

钙钛矿的向上和向上

去年《自然材料》杂志对钙钛矿的前景和挑战进行了很好的概述，包括上述迈克尔·格莱泽尔（Michael Graetzel）的评论，但该领域正在迅速发展。除了伯克利实验室的报告，美国的最新发展还包括布朗大学的一个团队开发的无铅，半透明，彩色钙钛矿太阳能电池。钙钛矿在电动汽车电池技术中也有潜在的应用，今年早些时候，我们确信有传言说，一家大型全球汽车制造商正在研究一种“破坏性”新型钙钛矿电动汽车电池。

如果您猜测汽车制造商是特斯拉，那么很好的猜测，但是没有，不幸的是这些家伙。

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图片：伯克利实验室的Peidong Yang提供的新型2-D混合钙钛矿超薄薄片。