太陽能電池中的交通堵塞：在鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦層本身（橙色）位于氧化鈦（灰色）的多孔層之間，其向上電極（黃色）通道電子。基于美的MAX Planck研究人員建立了帶正電的孔在鈣鈦礦層中積聚。

進入佩羅夫斯基特的太陽能電池的工作機制的新見解可以幫助這些太陽能電池在未來可再生能源載體中發揮著突出作用。

傳統的硅太陽能電池可以在不久的將來具有廉價的競爭對手。來自Mainz的Max Planck Planck Plangich研究所的研究人員以及來自瑞士和西班牙的科學家們一起研究了一種創新類型的太陽能電池的工作原理，其中有機無機鈣鈦礦化合物用作光吸收劑。科學家觀察到電荷載體在這些光伏元件中的一層中積聚。如果可以溶解該卡紙，則可以進一步提高這些太陽能電池的已經相當大的效率。基于Perovskite的太陽能電池可能在未來可再生能源載體中發揮著突出的作用。與已建立的硅太陽能電池不同，這是昂貴和能量密集的制造，這些細胞是廉價的材料，并且易于生產。

可再生能源是能源周轉的必要因素 - 但是，它們的使用必須值得。特別是在德國這樣的晴朗國家，這通常不是太陽能電池的情況。佩洛夫斯基特太陽能電池已經被調查了幾年，很快就會改變這一點，如果他們的效率可以進一步改善。這項任務是由Rüdiger伯杰領導的研究團隊的重點是Max Planck在Mainz的Max Planck Comparic Research研究所。

鈣鈦礦太陽能電池在由由有機 - 無機化合物組成的層的幫助下產生電，該化合物在鈣鈦礦結構中結晶。該結構中的離子形成三次布置，即矩形格子。“鈣鈦礦材料非常好，”RüdigerBerger說，解釋了太陽能電池的工作原理。“由鈣鈦礦層吸收的光捕獲從霧的霧產生帶正電荷的電子空位，我們也稱為”孔“。然后我們要做的就是將電子向一個電極和電極施加到另一個電極和電力。“

孔不會像電子一樣快速到達它們的電極

在太陽能電池中，鈣鈦礦結構靜置在氧化鈦的多孔層上，該氧化鈦層收集在照明下產生的電子并將它們傳送到下電極。在Perovskite之上，存在由有機孔導體螺歐比達組成的層，其將孔輸送到上電極。“太陽能電池中的許多不同層非常重要。他們確保了兩個電荷載體的有效分離，“RüdigerBerger的同事斯特凡·韋伯說。“然而，每次從一個材料跳到另一個材料時，電荷載體必須克服一個小屏障。這些障礙就像在繁忙的高速公路上的建筑工地一樣，車輛堵塞。在太陽能電池中的這種電荷傳輸干擾導致損耗，從而降低效率。“

在幾個測試系列中，研究人員發現，在接觸光時，在鈣鈦礦層中發生了強烈的積極累積。他們認為這種正充電的原因是二氧化鈦電子導體比孔導體更有效地工作。孔不會像電子一樣快速地達到它們的電極并積聚在途中。然后，鈣鈦礦層中的過量電荷隨后產生相對的電場，其甚至進一步減慢電荷傳輸。

更有效的孔導體可以提高太陽能電池的效率

為了觀察太陽能電池內的電荷運輸，基于主基的研究人員在中間的細胞切割并拋光破碎的表面，直到使用細心的離子束光滑。借助keelvin探針力顯微鏡顯微鏡，它們在太陽能電池的每層中映射了電位。從該潛在地圖來看，研究人員可以得出現場分布，從而導出通過細胞的不同層的電荷傳輸。

“我們可以第一次將Cell的近滲透物質層與細胞中的電荷分布相關聯”RüdigerBerger說。“照明鈣鈦礦層中的正電荷的電荷傳輸干擾告訴我們，通過孔導體的運輸目前構成了太陽能電池效率的瓶頸”如果可以使用更有效的孔導體，佩洛夫斯基鈦礦太陽能的效率細胞可以高于20％標記的速度升高，因此提供了傳統硅太陽能電池的真正替代方案。

出版物：Victor W.Bergmann，等，“珀洛特的敏感太陽能電池內的不平衡電荷分布的實際空間觀察”自然通信5，物品編號：5001; DOI：10.1038 / ncomms6001

圖像：MPI用于聚合物研究