使辣椒變得辛辣的化合物還可以增強鈣鈦礦太陽能電池的性能

中國和瑞典的科學家已經確定，一小撮辣椒素(一種使辣椒具有辛辣味的化合物)可能是更穩定，更高效的鈣鈦礦太陽能電池的秘密成分。這項研究于1月13日發表在《焦耳》雜志上，確定了在制造過程中將辣椒素撒入甲基碘化三碘化鉛(MAPbI 3)鈣鈦礦的前體中會導致大量電子(而不是空的占位符)在半導體的表面傳導電流。表面。該添加產生了迄今為止最有效的電荷傳輸的多晶MAPbI3太陽能電池。

華東師范大學研究報告的資深作者包勤業說：“將來，綠色和可持續的基于森林的生物材料添加劑技術將成為無毒無鉛鈣鈦礦材料的明顯趨勢。” “我們希望這最終將為清潔能源生產出完全綠色的鈣鈦礦太陽能電池。”

盡管金屬鹵化物鈣鈦礦半導體代表了最先進的太陽能電池技術的有希望的組成部分，但它們卻受到非輻射復合的困擾，這是一種不良的電子級工藝，會降低效率并加劇熱損失。Bao及其同事尋求了一種天然的，基于森林的廉價添加劑，以克服這一局限性并提高太陽能電池的性能。

鮑說：“考慮到辣椒素的電，化學，光學和穩定特性，我們初步發現它是一個很有前途的候選者。”

為了測試辣椒素的功能，Bao和同事將0.1 wt%的化合物(最佳確定濃度)添加到了MAPbI 3鈣鈦礦前體中，他們用來制造太陽能電池。接下來，研究人員執行了一系列技術，包括紫外光電子能譜，X射線光電子能譜和時間分辨光致發光，以確定辣椒素添加劑如何影響太陽能電池的性能。他們發現，雖然控制設備的功率轉換效率僅為19.1%，但是含有辣椒素的設備的效率為21.88%，幾乎與單晶MAPbI 3的創紀錄的21.93%的效率一樣高。設備。增強型太陽能電池還顯示出更高的穩定性，在環境空氣中存儲800小時后，可以保持其初始效率的90%以上。

Bao及其同事還確定，辣椒素可大大降低鈣鈦礦薄膜的缺陷密度，將電子密度提高一個數量級，并促進電荷傳輸。此外，他們在含有辣椒化合物的太陽能電池中觀察到較小的泄漏電流，表明該化合物成功抑制了非輻射復合。

辣椒素通過改變鈣鈦礦材料的表面能，在p型半導體層和n型半導體層之間形成界面，其中p型半導體層包含比電子更多的電子缺陷“空穴”，n型半導體層包含比電子更多的電子。該界面可促進電荷傳輸并抑制傳統鈣鈦礦半導體中觀察到的效率損失。

辣椒素可能為低成本，高效率的鈣鈦礦太陽能電池的未來發展提供低成本，可廣泛獲得的添加劑，Bao及其同事指出，需要進一步研究以研究該化合物對無毒，無鉛鈣鈦礦的作用。如無機鈣鈦礦和雙鈣鈦礦。另外，在準備將其用于商業應用之前，必須進一步提高該材料的穩定性。

鮑說：“我們將進一步關注天然森林基生物材料添加劑的化學結構，它們與光敏材料的相互作用以及相應的光伏性能之間的關系。” “我們希望產生有價值的新知識，以進一步提高鈣鈦礦型太陽能電池的功率轉換效率和穩定性。”