最新！科学家通过新型显微镜，发现了潜在太阳能电池材料

来自美国能源部艾姆斯实验室(Ames Lab)的一组科学家开发了一种新工具，使他们能够新认识一种可能的太阳能电池替代材料。

在艾姆斯实验室资深科学家Jigang Wang的领导下，该团队开发了一种使用太赫兹波(terahertz waves)来收集材料样本数据的显微镜。然后，研究小组用他们的显微镜探索了甲基胺碘化铅(methylammonium lead iodide, MAPbI3)钙钛矿，一种有可能在太阳能电池中取代硅的材料。艾姆斯实验室的科学家理查德·金(Richard Kim)解释了使这种新型扫描探针显微镜独一无二的两个特点。首先，显微镜使用太赫兹电磁频率范围来收集材料的数据。这个范围远低于可见光光谱，介于红外和微波频率之间。其次，太赫兹光通过锋利的金属尖端照射，增强了显微镜对纳米长度的观测能力。

利用这种新的显微镜，研究小组研究了一种钙钛矿材料MAPbI3，这种材料最近引起了科学家的兴趣，或将成为太阳能电池中硅的替代品。钙钛矿是一种特殊的半导体，当它暴露在可见光下时，可以传输电荷。在太阳能电池中使用MAPbI3的主要挑战是，当它暴露在热和潮湿等元素中时，很容易降解。据Wang和Kim说，当他们将MAPbI3暴露在太赫兹光下时，他们预计它会表现得像绝缘体一样。由于从样本上收集到的数据是对材料暴露在太赫兹波下时光如何散射的读数，他们期望在整个材料中有一致的低水平光散射。然而，他们发现沿着颗粒之间的边界，光散射有很大的变化。Kim解释说，像金属这样的导电材料会有高水平的光散射，而像绝缘体这样的导电较低的材料则不会有这么多。在MAPbI3中沿晶界检测到的光散射的广泛变化揭示了材料的降解问题。在一周的时间里，研究小组继续收集关于这种材料的数据，期间收集的数据通过光散射水平的变化显示了降解过程。这些信息对将来改进和操作材料很有用。

该研究论文题为"Terahertz Nanoimaging of Perovskite Solar Cell Materials"，已发表在ACS Photonics上，主要作者为科学家理查德·金(Richard Kim)。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：DOI: 10.1021/acsphotonics.2c00861

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