新研究表明扭曲的柔性晶体是理想太阳能电池生产的关键

研究人员新研究表明卤化物钙钛矿的形状和运动如何产生理想的可再生能源特性。杜克大学的研究人员揭示了长期隐藏的分子动力学特性，这些分子动力学特性为令人兴奋的称为卤化物钙钛矿的材料提供了太阳能和热能应用所需的特性。

这些材料如何产生和传输电能的关键因素实际上取决于它们的原子晶格以类似铰链的方式扭曲和旋转的方式。这些结果将帮助材料科学家以环保的方式为各种应用量身定制这些材料的化学配方。

相关结果于3月15日在线发表在《自然材料》杂志上。

研究人员对钙钛矿进行理论建模，这意味着它们能够揭示原本无法达到的基本钙钛矿中材料特性的基础。在这项研究中，来自阿贡国家实验室，橡树岭国家实验室，美国国家科学技术研究院和西北大学的Delaire及其同事首次揭示了结构简单，经常研究的卤化钙钛矿（CsPbBr3）的重要分子动力学。

研究人员从一个大型的、厘米级的卤化物钙钛矿单晶开始，众所周知，这种单晶很难生长到这种尺寸，这是迄今为止尚未进行这种动态研究的主要原因。

研究团队在橡树岭国家实验室用中子和阿贡国家实验室用X射线对该晶体进行了轰击。通过测量中子和X射线在许多角度和不同的时间间隔内如何从晶体上反弹，研究人员弄清了它的组成原子如何随时间移动。

这项研究表明了即使在最简单的情况下，钙钛矿框架也是如此的特殊之处。这些发现很可能会扩展到更复杂的配方上，全世界许多科学家目前正在研究这些配方。当他们筛选巨大的计算数据库时，该研究发现的动力学特性将有助于决定采用哪种钙钛矿。

这项研究得到了能源部的支持。