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钙钛矿是指一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名。由于此类化合物结构上有许多特性,在凝聚态物理方面应用及研究甚广,所以物理学家与化学家常以其分子公式中各化合物的比例(1:1:3)来简称之,因此又名"113结构"。呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹,是高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。
化学组成: CaO 41.24%,TiO2 58.76%。类质同象混入物有Na、Ce、Fe、 Nb。
成因产状: 常成副矿物见于碱性岩中;有时在蚀变的辉石岩中可以富集,主要与钛磁铁矿共生。
钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料,A位一般是 稀土或碱土元素离子,B位为过渡元素离子,A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其晶体结构基本不变,因此在理论上它是研究催化剂表面及 催化性能的理想样品。由于这类化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性,作为一种新型的功能材料,在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。
钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点
标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,即是将染料敏化太阳能电...
你好!很高兴为你解答,钙钛矿太阳能电池,科学家们在最新研究中发现,一种钙钛矿结构的有机太阳能电池的转化效率或可高达50%,为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍,能大幅降低太阳能电池的使用成本。相关研究...
可用作橡胶、塑料 、造纸、涂料和油墨等行业的填料。广泛用于有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中。还可用作工业废水的中种剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、含SO2废气中的SO2消除剂、乳牛饲...
呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹,系高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。
对称特点: 高温变体为等轴晶系,点群m3m,空间群Pm3m;在600℃以下转变为正交晶系,点群mmm,空间群Pcmm
晶胞参数: 高温变体ao=3.85埃,Z=1;在600℃以下ao=5.37埃bo=7.64埃,co=5.44埃,Z=4
晶体结构: 在高温变体结构中,钛离子与六个氧离子形成八面体配位,配位数为6;钙离子位于由八面体构成的空穴内,配位数为12。
硬度: 5.5-6
比重: 3.97-4.04
解理: 解理不完全
断口: 参数状断口
颜色: 褐至灰黑色
条痕: 白至灰黄色
光泽: 金刚光泽
折射率: N=2.34-2.38
矿物用途
富集时可以作为钛、稀土金属(尤其是铈族稀土)及铌的来源。
英科学家喷涂钙钛矿制造新型太阳能板
据物理学家组织报道,英国谢菲尔德大学的一个科研组最近首次将一种喷涂技术应用于钙钛矿太阳能板的研制。这种材料与技术的应用将帮助降低太阳能发电的成本。来自谢菲尔德大学物理与天文学院以及化学与生物工程学院的专家此前便曾经使用喷涂技术生产过有机半导体材料的太阳能电池,而此次采用钙钛矿材料则是在此基础上的一大进展。基于金属卤化物钙钛矿的光电材料首次是在2012年对外进行了展示。而现在这项技术已经成为太阳能电池领域非常有前景的材料选择,因
英科学家喷涂钙钛矿制造新型太阳能板
据物理学家组织报道,英国谢菲尔德大学的一个科研组最近首次将一种喷涂技术应用于钙钛矿太阳能板的研制。这种材料与技术的应用将帮助降低太阳能发电的成本。首席科学家大卫·利兹(David Lidzev)教授表示:"人们对基于钙钛矿的光电材料非常感兴趣。"他说:"更重要的是,这款材料将有望集成熟太阳能电池材料的高表现与有机光电材料的低成
钙钛矿晶体为ABX3 结构,一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中,B离子位于立方晶胞的中心,被6个X离子包围成配位立方八面体,配位数为6;A离子位于立方晶胞的角顶,被12个X离子包围成配位八面体,配位数为12,如图 所示,其中,A离子和X离子半径相近,共同构成立方密堆积。
钙钛矿太阳电池中,A离子通常指的是有机阳离子,最常用的为CH3NH3
(RA = 0.18 nm),其他诸如NH2CH=NH2 (RA = 0.23 nm),
CH3CH2NH3 (RA = 0.19-0.22 nm) 也有一定的应用。B离子指的是金属阳离子,主要有Pb2 (RB = 0.119 nm)和Sn2 (RB = 0.110 nm)。X离子为卤族阴离子, 即 I− (RX = 0.220 nm)、Cl−(RX = 0.181 nm)和Br−(RX = 0.196 nm)。
如图a所示,介孔结构的钙钛矿太阳电池为:FTO导电玻璃、TiO2 致密层、TiO2 介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极。
在此基础上,Snaith等把多孔支架层n型半导体TiO2 换成绝缘材料Al2O3,形成如图b所示的一种介观超结构的异质结型太阳电池。
更进一步地,去掉绝缘的支架层,如图c所示,制备出具有类似于p-i-n结构平面型异质结电池。
Gratzel等还在介孔结构基础上将HTM层直接去掉,形成CH3NH3PbI3/TiO2异质结, 制备出一种无HTM层结构,如图d所示。
此外, Malinkiewicz等人把钙钛矿材料作为吸光层用于有机太阳能电池的结构中,如图e。
在瑞士洛桑联邦理工学院从事钙钛矿太阳能电池研究的科学家提出了一种标准化方法,用于测量钙钛矿太阳能电池的稳定性和退化,以达成共识并加速该技术的商业化。
过去几年,钙钛矿太阳能电池似乎处于商业化的边缘,稳定性和快速退化的问题仍然是技术从商业化中恢复的主要因素。
世界各地的领先研究机构都在为此提供一系列的解决方案 - 分别提出的方法包括钢厂研磨工艺和精确暴露于光线和湿气下处理细胞--EPFL发表了一篇论文,提出了标准化稳定性和降解钙钛矿太阳能电池,使科学家能够更有效地比较不同的方法。
“我们设计和建立了一个专门的系统来进行这项研究。这是衡量太阳能电池稳定性的最新技术,“Paper Konrad Domanski的主要作者说。 “我们可以改变样品的光强度,并控制温度,气氛等。我们加载样品,编程实验,并自动绘制数据。
在“自然能源”期刊上发表的“运行条件对钙钛矿太阳能电池退化行为的影响的系统研究”揭示了钙钛矿太阳能电池如何在黑暗条件下保持几个小时,这主要影响测试结果和寿命估计。
Domanski继续说道:“我们并没有试图强制社区标准。 “相反,在钙钛矿太阳能电池及其稳定性研究的前沿,我们试图以身作则,并激发关于这些标准应该如何的讨论。我们坚信,具体的议定书将以协商一致的方式通过,为此目的将形成涉及广泛研究人员的专门行动小组。
在接受太阳光照射时,钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异,这些载流子或者成为自由载流子,或者形成激子。而且,因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率,所以载流子的扩散距离和寿命较长。
然后,这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集,即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层,最后被ITO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层,最后被金属电极收集,当然,这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失,如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能,这些载流子的损失应该降到最低。
最后,通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。