全新溶剂使3D/2D双层钙钛矿光伏电池更稳定更高效

长期以来，太阳能电池一直是全球可再生能源愿景的一部分，但目前市场上的太阳能电池大多使用硅作为材料，这使得它们的造价相对较高。这就是金属卤化物钙钛矿出现的原因。这种晶体结构不仅能将光转化为电能，成本也比硅基光伏电池低得多。

此外，基于钙钛矿的太阳能电池可以用刚性和柔性的基材制作，因此除了价格便宜之外，它们还可以更轻更灵活。

然而，由于其在效率、寿命等方面不如传统的太阳能电池，当前钙钛矿电池还无法将后者取代。

现在，美国莱斯大学（Rice University）的工程师开发了一种方法，有望生产稳定、高效的双层钙钛矿太阳能电池，因为他们找到了合适的溶剂设计，可以在不破坏底层3D层的情况下应用2D钙钛矿电池顶层。

研究人员Aditya Mohite说，“2D的钙钛矿吸收蓝色和可见的光子，3D的钙钛矿吸收近红外。当两层材料相同时，制作溶液处理双分子层从根本上是具有挑战性的。问题是它们溶于同一种溶剂。当你把2D层放在3D层上时，溶剂会破坏底层。但我们的新方法解决了这个问题。”

根据科学家们的说法，要找到一种溶剂，使钙钛矿电池表面覆盖2D层，而不破坏底部的3D层，关键是要平衡溶剂本身的两种特性。他们解释称，“如果你发现它们之间的相关性，你会发现大约有四种溶剂可以溶解钙钛矿，并在不破坏3D层的情况下包裹它们。”

据悉，这款新型3D/2D太阳能电池的厚度约为1微米，不包括玻璃基板，转换效率高达24.5%。在测试中，当这些电池暴露在100%阳光下超过2000小时后，甚至没有1%的降解。研究人员表示，他们的方法可以促进钙钛矿层的发展，具有“巨大的控制力”。

Mohite说，“这使得我们不仅可以控制太阳能电池，还可以控制光电设备和LED的电荷和能量流动。”

研究人员们还表示，他们预计这种新型电池将用于绿色氢气生产、离网太阳能应用、无人机和光伏建筑一体化（BIPV）。

这项研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。

相关链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7652