治疗钙钛矿;利用液滴发电。
治疗钙钛矿
布朗大学的研究人员发现，虽然钙钛矿太阳能电池很容易开裂，但它们也有能力治愈这些裂痕．
“钙钛矿太阳能电池的效率增长非常快，现在在实验室电池中可以与硅相媲美，”布朗大学工程学院教授、布朗大学分子与纳米创新研究所所长尼廷·帕德图(Nitin Padture)说。“每个人都在追求高效率，这很重要，但如果我们要将这种太阳能电池技术推向市场，我们也需要考虑长期耐用性和机械可靠性等问题。这就是这项研究的目的。”
虽然钙钛矿太阳能电池已经显示出有希望的效率提高，而且比传统硅电池的制造成本更低，但它们也很脆。这对钙钛矿电池的主要吸引力之一提出了一个难题，即它可以被制造成柔性和半透明的薄膜。
帕德图说:“在材料科学中，容易制造的东西往往也容易破碎。”“钙钛矿确实如此，它非常脆。但在这里，我们表明它们也很容易修复——钙钛矿薄膜中的裂缝可以通过压缩或适度加热来修复。”
开裂的钙钛矿薄膜(左)可以通过一些压缩或少量加热完全愈合(右)。图源:帕图尔实验室/布朗大学
研究人员将钙钛矿薄膜沉积在塑料衬底上。然后，他们弯曲衬底，在钙钛矿薄膜上施加拉伸应力，同时使用扫描电子显微镜(SEM)检测裂纹。一旦薄膜破裂，研究人员就会向相反的方向弯曲衬底，看看压应力是否会愈合这些裂缝。
扫描电镜成像显示裂纹已经消失。为了确保裂缝完全愈合，而不仅仅是隐藏，研究人员使用了x射线衍射。通过测量材料原子晶格的大小，该技术可以揭示以前开裂的区域现在是否能够承受机械载荷。这些测试也表明裂纹完全愈合。
研究人员发现，热对愈合裂缝同样有效。100摄氏度左右的温度足以完全愈合钙钛矿薄膜的裂缝。
Padture说，这项研究的目的是更好地理解钙钛矿材料的基本性质，需要做更多的工作来开发将这些信息应用于商业环境的方法。但知道钙钛矿薄膜很容易愈合，这对这类太阳能电池走向商业化很有帮助。
利用液滴发电
名古屋大学和九州大学的研究人员制造了一种纳米发电机，能够从太阳能中提供高达5伏的电力液体运动穿过二硫化钼(MoS2)薄膜。
当水滴从其上表面滑落时，该设备就能发电。这项技术预计将应用于液体中使用的自供电设备，包括监测工厂废水质量的传感器。
“为了将MoS2用于发电机，必须在塑料薄膜上形成大面积的单层MoS2薄膜。然而，用传统方法很难在大面积基底上均匀生长二硫化钼，”名古屋大学材料与系统可持续发展研究所教授Yutaka Ohno说。“在我们的研究中，我们成功地利用蓝宝石衬底与氧化钼(MoO3)和硫粉进行化学气相沉积，制备了这种形式的MoS2薄膜。我们还使用聚苯乙烯薄膜作为MoS2薄膜的承载材料，这样我们就能很容易地将合成的MoS2薄膜转移到塑料薄膜的表面。”
这种新型发电机足够灵活，可以安装在管道弯曲的内表面上，研究团队表示，它可以用于为液体中使用的物联网设备供电，比如自供电的雨量计和酸雨监测仪，以及可以在监测工业废水的同时从工业废水中发电的水质传感器。
Ohno说:“我们的MoS2纳米发电机能够从多种形式的液体运动中收集能量，包括液滴、喷射和海浪。”“从更广泛的角度来看，这种设备也可以用于涉及流体力学的应用，比如从雨水和瀑布中发电。”
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