研究发现:BaZrS3薄膜有望用于太阳能电池和LED
2020-01-03 10:05 [编辑: Andygui]

科学家们用硫系钙钛矿BaZrS3(一种硫系钙钛矿)制备了薄膜,并证实这些材料具有理论界预测的有用的电子和光学特性。这些薄膜结合了超强的光吸收和良好的电荷传输特性,这两个特性使它们成为光电和LED等应用的理想选择。

例如,在太阳能电池板中,实验结果表明,BaZrS3薄膜比厚度相同的传统硅基材料更能有效地将太阳光转化为电能,Buffalo College of Arts and Sciences物理系教授、首席研究员Hao Zeng说。这可能会降低太阳能成本,特别是因为即使在有缺陷的情况下,新薄膜的表现也令人钦佩。(Zeng教授解释说,制造近乎完美的材料通常更贵。)

“几十年来,只有少数半导体材料被使用,硅是主导材料,”Zeng说我们的薄膜为半导体研究开辟了新的方向。我们有机会探索一种全新材料的潜力。”

这项研究发表在11月的《Nano Energy》杂志上。

该项目由US Department of Energy (DOE)SunShot award 和National Science Foundation (NSF)可持续化学、工程和材料奖资助,包括UB;来自中国的太原师范大学、南方科技大学、西安交通大学和中国科学院;Los Alamos National Laboratory;Rensselaer Polytechnic Institute;的研究人员的贡献。

理论预测启发的实验

近年来,理论界计算出各种硫系钙钛矿应具有有用的电子和光学性质,这些预测引起了Hao Zeng等实验学家的兴趣和想象。

BaZrS3并不是一种全新的材料。Zeng研究了该化合物的历史,发现了可以追溯到20世纪50年代的信息,“它已经存在了半个多世纪了。”他说。在早期的研究中,尼亚加拉大瀑布的一家公司以粉末的形式生产了它。我认为人们很少关注它。”

研究人员利用激光加热和蒸发钡锆氧化物,制备了BaZrS3薄膜。蒸汽沉积在蓝宝石表面,形成一层薄膜,然后通过一种叫做硫化的化学反应转化为最终的材料。

“传统上,半导体研究主要集中在传统材料上,”Hui说这是一个探索新事物的机会。硫族化钙钛矿与广泛研究的卤化物钙钛矿有一些相似之处,但不受后者材料的毒性和不稳定性的影响。

“现在我们已经有了一个由BaZrS3制成的薄膜,我们可以研究它的基本特性,以及它如何应用于太阳能电池板、LED、光学传感器和其他应用,”Wei说。(来源:CSC化合物半导体)

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