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“吳菲菲學姐,可以給我介紹下你做的鈣鈦礦太陽能電池領域嗎?”
“可以啊,鈣鈦礦材料,是一類分子通式為abx3的物質,”吳菲菲道:
“對於鈣鈦礦太陽能電池領域,a常用的分子結構為ch3nh3和h2nchnh2,分別簡稱為a和fa。
b通常為鉛元素,x為鹵素元素,通常用碘元素,溶劑通常採用df。
最經典的兩種鈣鈦礦材料的分子結構就是apbi3和fapbi3,分別是用ai或fai與碘化鉛混合製成。
這個領域現在主要問題是鉛的毒性,以及器件在空氣或高溼度環境下的不穩定性。”
“可以拿它們做有機光伏器件的傳輸層材料嗎?”許秋道。
“從溶劑的角度上來看,是可行的,因為旋塗有機器件的有效層溶液是氯仿、氯苯之類的,它們不能溶解鈣鈦礦材料。
但從光吸收角度來看,apbi3和fapbi3這兩種經典鈣鈦礦材料恐怕不太合適。
因為,這兩種分子主要是用來做有效層的,它們的禁頻寬度大概在15-17電子伏特,在可見光範圍內有很好的光吸收效能。
要是做傳輸層的話,會造成射入到有效層的太陽光強度減少,降低光電轉換效率。
我們常用的傳輸層材料,比如pedot:pss、氧化鋅等,通常都是禁頻寬度大於2電子伏特的材料。”吳菲菲道。
許秋想了一會兒,問道:
“那有沒有辦法將鈣鈦礦材料的禁頻寬度,也提高到2電子伏特以上呢?”
“辦法是有的,修改a、b、x,均會對形成的鈣鈦礦材料的理化性質造成影響,其中就包括改變禁頻寬度。”
吳菲菲在她的檔案袋中翻出一篇文獻,遞給許秋,說道:
“這樣吧,我給你一篇綜述,上面有近些年來報道的鈣鈦礦材料的理化性質,你可以對照著篩選一下。”
“好的。”
……
許秋現在面臨的第一個問題是,找到具有高禁頻寬度的鈣鈦礦材料。
對於半導體來說,如果光子的能量低於其禁頻寬度,則無法被半導體吸收。
比如矽的禁頻寬度約為11-13電子伏特,那麼只有超過11-13電子伏特能量的光子才能被矽吸收,對應于波長小於1000奈米內的光。
因此,矽材料可以吸收部分紫外線、可見光(390-780奈米)以及部分紅外線,幾乎完美的覆蓋了整個太陽光譜,這也是矽電池光電轉換效率高的原因。
許秋翻閱文獻,上面列舉了一系列的鈣鈦礦材料,有禁頻寬度超過30的,也有接近10的,還有的材料有多個禁頻寬度值。
他仔細一看,原來是不同研究者採用的測試方法不同,分別用紫外光電子能譜、迴圈伏安法、光吸收邊換算等方法。
看來這禁頻寬度的資料也只能做為參考。
翻看了一會兒,他突然意識到一個問題,得先看看實驗室裡有什麼試劑啊。
不然,好不容易找到了合適的材料,結果發現實驗室沒有,那不就尷尬了。
“吳菲菲,鈣鈦礦的藥品,我們都有什麼啊?”許秋道。
“現在我常做的是兩種標準體系,就是ai、fai和碘化鉛,至於其他的……”吳菲菲頓了頓,說道:
“反正都放在我的盒子裡,你找找看吧,我的盒子是一個半透明的樂扣盒,上面用記號筆標有wff。”
“好的。”
許秋做好防護措施,進入手套箱。
他找到吳菲菲的專用試劑盒,裡面裝有好多白色塑膠瓶裝的藥品。
ai和碘化鉛的瓶