鈣鈦礦-頂刊釘子戶

大多數(shù)常規(guī)的太陽能電池由夾在兩個(gè)電極之間的硅層制成。硅太陽能電池壽命長(zhǎng)且非常穩(wěn)定，但也有其局限性。其中一種局限性在于它們無法吸收太陽光譜中所有波長(zhǎng)的能量。但是鈣鈦礦卻有望成為太陽能電池的候選材料。

鈣鈦礦可以很容易的在低溫工藝中由普通鹽制成，這是它們的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，例如旋涂，并且可以制成墨水，然后印刷到柔性基板上，形成柔性太陽能電池。鈣鈦礦的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是通過設(shè)計(jì)可以比硅更有效地吸收太陽的波長(zhǎng)。

鈣鈦礦是大量具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的化合物。化學(xué)通式為abx3，其中a和b為陽離子，x為陰離子。

現(xiàn)階段仍需要大量研究工作以改善鈣鈦礦光伏材料的縮放比例、穩(wěn)定性、壽命以及如何消除缺陷以提高效率。如今，由晶體硅制成的太陽能電池的效率高于25％。鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)從2012年的13％增長(zhǎng)到20％以上！

圖1：太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率。由ossila提供。

研究人員使用激光來研究光如何與微米級(jí)的鈣鈦礦發(fā)生光譜和動(dòng)態(tài)相互作用，這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)光源相比，激光可以進(jìn)行更深入的分析，以推進(jìn)鈣鈦礦研究的突破。現(xiàn)階段的挑戰(zhàn)之一是找到a，b和x的組成。

吸收效率測(cè)量：

使用超連續(xù)光譜激光進(jìn)行效率映射

了解鈣鈦礦晶體對(duì)太陽光譜不同波長(zhǎng)的吸收效率至關(guān)重要。可以通過光電流光譜法和成像來進(jìn)行吸收效率測(cè)量。

我們的superk白光激光器和superk varia濾光器件可提供超寬光譜范圍用以代替研究材料所需的太陽光譜。superk提供皮秒級(jí)脈沖輸出和高品質(zhì)光束，能夠以衍射極限研究材料光學(xué)特性。測(cè)量吸收系數(shù)和折射率的設(shè)置如圖4所示。

采集光譜和時(shí)間數(shù)據(jù)：

用皮秒脈沖激光器研究結(jié)構(gòu)特性

結(jié)構(gòu)特性，例如樣品的均勻性和缺陷，可以幫助理解材料的局限性。在這個(gè)領(lǐng)域，高光譜成像和激子擴(kuò)散映射可以派上用場(chǎng)。superk白光激光器的光譜和皮秒脈沖特性支持同時(shí)采集光譜和時(shí)間數(shù)據(jù)。

superk激光器的*特性使您可以在可見光譜和近紅外光譜中的任何波長(zhǎng)處都有一個(gè)皮秒脈沖源。結(jié)合單光子檢測(cè)，可以在微米尺度上繪制激發(fā)粒子壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度的圖譜，揭示出只有通過superk技術(shù)的多功能性才能實(shí)現(xiàn)的激發(fā)粒子動(dòng)力學(xué)和缺陷密度。

在其裝置中使用我們的激光和可調(diào)濾光鏡的鈣鈦礦研究人員的例子

一、路德維希馬克西米利安斯大學(xué)，urban教授小組

urban教授小組使用圖2中的裝置來測(cè)量激發(fā)離子壽命。

superk激光器，光譜儀和快速單光子檢測(cè)器（apd）的組合使獲得光譜和光子壽命信息成為可能。高功率使得能夠從高吸收性材料中更快地進(jìn)行采集。

需要用短波長(zhǎng)以盡可能接近標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜（例如astmg-173-03），這使我們的superk fiu-15或exu-6成為好的選擇。

圖2：由a.s.urban教授的納米光譜小組提供。

urban教授的小組在圖2的設(shè)置中添加了攝像機(jī)，以實(shí)現(xiàn)激子擴(kuò)散長(zhǎng)度的測(cè)量，請(qǐng)參見圖3。

圖3：由a.s.urban教授的納米光譜小組提供。

二、莎拉•布里特曼（sarah brittman）和埃里克•加內(nèi)特（erik c. garnett），阿莫夫納米光學(xué)中心研究所

sarah brittman和erik c.garnett正在執(zhí)行折射率和吸收系數(shù)成像。來自超連續(xù)譜激光器的光被聲光可調(diào)濾波器（superk select aotf）過濾，并被物鏡聚焦到樣品上，樣品被安裝在壓電臺(tái)上。

三個(gè)光電探測(cè)器分別測(cè)量通過掃描aotf產(chǎn)生的每個(gè)波長(zhǎng)的入射光束，透射光束和反射光束。半波片用于控制激光器的偏振。使用后視鏡，鏡頭和照相機(jī)對(duì)樣品成像以定位晶體。

圖4：由sarah brittman和erik c. garnett提供。

superk超連續(xù)譜激光器應(yīng)用領(lǐng)域

• 泵浦探測(cè)光譜

• 折射率

• 吸收系數(shù)成像

• 光致發(fā)光

• 發(fā)射（激發(fā)）壽命；多維度

• 效率（ipce與qe）；太陽模擬

• 單光子計(jì)數(shù)

使用我們的superk白光激光，superk select和superk varia來描述鈣鈦礦研究的論文

nonradiative energy transfer between thickness-controlled halide perovskite nanoplatelets by andreas singldinger, moritz gramlich, christoph gruber, carola lampe, and alexander s. urban published in acs energy letters 0, 5. doi: 10.1021/acsenergylett.0c00471.

measuring n and k at the microscale in single crystals of ch3nh3pbbr3 perovskite by sarah brittman and erik c. garnett, published in the journal of physical chemistry c 2016 120 (1), 616-620. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b11075.

impact of excess lead iodide on the recombination kinetics in metal halide perovskites by aboma merdasa, alexander kiligaridis, carolin rehermann, mojtaba abdi-jalebi, jonas st?ber, boris louis, marina gerhard, samuel d. stranks, eva l. unger, and ivan g. scheblykin, published in acs energy letters 2019 4 (6), 1370-1378. doi: 10.1021/acsenergylett.9b00774.

highly luminescent cesium lead halide perovskite nanocrystals with tunable composition and thickness by ultrasonication by yu tong, eva bladt, meltem f. aygüler, aurora manzi, dr. karolina z. milowska, verena a. hintermayr, prof. dr. pable docampo, prof. dr. sara bals, dr. alexander s. urban, dr. lakshminarayana polavarapu, and prof. dr. jochen feldmann, published in angewandte chemie international edition 55.44, 2016. doi: 10.1002/anie.201605909.

polymer nanoreactors shield perovskite nanocrystals from degradation by verena a. hintermayr, carola lampe, maximilian l?w, janina roemer, willem vanderlinden, moritz gramlich, anton x. b?hm, cornelia sattler, bert nickel, theobald lohmüller, and alexander s. urban, published in nano letters 2019 19 (8), 4928-4933. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b00982.