揭开钙钛矿光伏膜的神秘面纱

科学家开发出新模型来确定光致发光量子效率

钙钛矿太阳能电池的效率高达25.5％，与硅太阳能电池的效率相当接近。但理论上钙钛矿太阳能电池的效率可达到约30.5％。

但是要达到这个数值，必须进一步提高钙钛矿半导体的光电质量。

原则上，适合光伏的材料不仅要吸收光，还要高效地发射光。相应的参数--光致发光量子效率，非常适合确定钙钛矿半导体的质量。

KIT的微结构技术研究所（IMT）和光技术研究所（LTI）的研究人员与Heidelberg大学先进材料中心（CAM）和Dresden工业大学的科学家们共同开发了一个模型，借助这种模型他们第一次准确而可靠地测定了钙钛矿薄膜的光致发光量子效率。他们的成果发布在《物质》上。

优化潜力超出预期

“借助我们的模型，可以更加精准地确定太阳辐射下的光致发光量子效率，” IMT的Paul Fassl说。“光子回收非常重要。这是钙钛矿发出的光子所占的份额，这些光子在薄膜中被重新吸收和重新发射。"

研究人员将他们的模型应用于CH₃NH₃PbI₃，这是一种光致发光量子效率最高的钙钛矿。

到目前为止，它的效率估值约为90%。而模型计算表明它的效率仅为78％。科学家解释说，之前的估计没有充分考虑到光散射的影响，因此，低估了光子（光能的量子）在被重新吸收之前离开薄膜的概率。

"我们的结果表明，这些材料的优化潜力远高于预期。"IMT先进材料中心负责人Ulrich W. Paetzold说。团队基于该模型提供了一个开源应用程序，通过模型可以计算出各种钙钛矿材料的光致发光量子效率。

参考文献：

'Revealing the internal luminescence quantum efficiency of perovskite films via accurate quantification of photon recycling' by Paul Fassl et al; Matter. Cell Press, 2021

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