研究团队找到维持钙钛矿太阳能电池长期效能稳定的好方法

近年来，钙钛矿材料正迅速成为太阳能领域的一种热门候选材料。不过它的主要缺点之一，就是容易在阳光直射下被分解。好消息是，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一支研究团队，刚刚介绍了一种可用于钙钛矿光伏面板的新涂层，特点是能够提升其在阳光下的稳定性。 f?X)k,m  
M&9+6e'-F  
_ *Pf  
由近日发表于《自然》（Nature）杂志上的文章可知，UCLA 研究人员找到了问题发生的根本原因，并提出了可落实于制造过程中的简单应用解决方案。 i2SR{e8:GF  
u>a5GkG.  
长期以来，硅基材料一直在太阳能电池领域占据相当高的地位，鲜有材料能够与之在效率、耐用性、成本等方面相媲美。 &Hs!:43E-<  
>e5qv(y]  
不过近年，随着金属卤化物研究的崛起，钙钛矿正迅速成长为一个它的一个有力竞争对手 —— 除了效率接近于硅基材料，它还更加轻便、灵活、以及低成本。 2.%ITB  
3"~!nn0;  
然而钙钛矿材料的一大问题，就是容易在阳光直射下被分解，因而效率也会随着时间的推移而降低。 |[b{)s?x  
5vnrA'BhBU  
此前有研究人员尝试添加大分子、旧颜料、由毛发制成的碳纳米点、二维添加剂、辣椒化合物、甚至运用了量子点技术，来试图挽救钙钛矿太阳能电池的耐久性问题。 <bEbweQrgm  
e^1Twz3z  
庆幸的是，UCLA 团队已经找到了钙钛矿材料发生分解的幕后机制。讽刺的是，这一现象竟然源于旨在修复缺陷、并提高其效率的表面处理工艺。 &`2)V;t  
#5o(h+w)  
据悉，该过程涉及在表面涂上一层有机离子，但研究团队发现了这么做的弊端 —— 携带能量的电子，会聚集在钙钛矿光伏面板的表面上。 Wt~BU.  
f x+/C8GK  
更糟糕的是，这种情况又会反过来破坏钙钛矿原子的排列，最终导致其随着时间的推移而被分解。 A_q3KB!$=+  
Ao&"r[oJSv  
有鉴于此，UCLA 团队想到了在表面处理流程中，为其配上正负离子对来解决这个问题。 q9s=~d7  
G2: agqL/  
这么做不仅有助于保持表面的中性和稳定，还不会对原始的缺陷预防处理工艺造成干扰。 NyNXP_8  
p9{mS7R9T  
为检验新涂层工艺的效果，研究人员在全天候的强光环境下，对改进后的钙钛矿太阳能电池板展开了模拟加速老化测试。 <x>Mo   
WOL:IZX%  
结果发现，新技术可让钙钛矿光伏面板在 2000 小时后，仍维持高达 87% 的转化效率。而未经处理的对照组，则会下滑至 65% 。 d
5:c^`  
IyG}H}  
最后，研究合著者 Shaun Tan 表示：“我们的钙钛矿太阳能电池，达成了目前已知最稳定的高效率”。 > /caXvS  
i?^L/
b`H  
与此同时，UCLA 团队还奠定了新的基础知识，让社区可在此基础上进一步开发和改进这项多位面的技术，以推动更稳定的钙钛矿太阳能电池的设计。 J<jy2@"tXo  
n,WqyNt*  
相关链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04604-5