绿色转型需要更稳定、更高效的太阳能电池材料。所谓的卤化物钙钛矿被强调为当今硅材料的有前途的替代品。瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员对钙钛矿材料的功能有了新的认识，这是向前迈出的重要一步。
卤化物钙钛矿是一组材料的总称，这些材料被认为是非常有前途和具有成本效益的柔性轻质太阳能电池和各种光学应用，如LED照明。这是因为许多这些材料以一种非常有效的方式吸收和发射光。然而，钙钛矿材料可能会迅速降解，为了知道如何最好地应用这些材料，需要更深入地了解为什么会发生这种情况以及材料的功能。
计算机模拟和机器学习辅助
在钙钛矿族中，既有3D材料，也有2D材料，后者往往更稳定。利用先进的计算机模拟和机器学习，查尔姆斯理工大学物理系的一个研究小组研究了一系列二维钙钛矿材料，并获得了影响其性能的重要见解。
研究结果发表在《ACS能源快报》上的一篇题为《有机间隔物和维度对卤化物钙钛矿模板的影响》的文章中
查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）研究小组成员保罗·埃尔哈特（Paul Erhart）教授说：“通过在计算机模拟中绘制材料的地图，并将其置于不同的场景中，我们可以得出关于材料中的原子在暴露于热、光等环境下如何反应的结论。”
“换句话说，我们现在对材料进行了微观描述，这与材料上的实验结果无关，但我们可以证明，它会导致与实验相同的行为。”模拟和实验的不同之处在于，我们可以在详细的层面上，准确地观察到是什么导致了实验中的最终测量点。这让我们对二维钙钛矿的工作原理有了更深入的了解。”
更大的系统可以在lo上进行研究更长的时间段
使用机器学习一直是研究人员的重要方法。与几年前使用的标准方法相比，他们已经能够在更长的时间内研究更大的系统。
“这给了我们一个比以前更广泛的概述，也使我们能够更详细地研究材料。我们可以看到，在这些非常薄的材料层中，每层的行为都不同，这是非常非常难以通过实验检测到的，”研究小组的副教授朱莉娅·维克托说，该小组还包括研究人员埃里克·弗朗松。
更好地了解材料的组成
二维钙钛矿材料由相互堆叠的无机层组成，由有机分子分开。了解影响层与这些分子之间相互作用的确切机制对于设计基于钙钛矿材料的高效稳定的光电器件至关重要。
“在二维钙钛矿中，钙钛矿层与有机分子相连。我们所发现的是，你可以直接控制表层的原子如何通过有机连接体的选择来移动，以及这如何影响钙钛矿层深处的原子运动。由于这种运动对光学特性至关重要，它就像多米诺骨牌效应，”埃尔哈特说。
研究结果为二维钙钛矿材料如何用于设计不同应用和温度变化的设备提供了更深入的见解。
“这确实让我们有机会了解二维钙钛矿材料的稳定性来自哪里，从而可能让我们预测哪些连接剂和尺寸可以使材料更稳定，同时更高效。”我们的下一步是转向更复杂的系统，特别是对设备功能至关重要的接口，”维克托说。
更多信息：Erik Fransson等人，有机间隔剂和维度对卤化物钙钛矿模板的影响，ACS能源快报（2024）。DOI: 10.1021 / acsenergylett。期刊信息：查尔姆斯理工大学提供的ACS能源通讯引文：计算机模拟揭示了二维钙钛矿的稳定因素，以获得更好的太阳能电池（2024,10月15日）检索自2024年10月15日https://techxplore.com/news/2024-10-simulations-reveal-stability-factors-2d.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
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