世界微頭條丨提高鈣鈦礦太陽能電池的運行穩定性

(相關資料圖)

雜化鈣鈦礦是由散布有有機陽離子的金屬鹵化物骨架制成的材料。鈣鈦礦太陽能電池(PSC)因其集光能力和低制造成本而在太陽能領域引起了廣泛關注，這使得鈣鈦礦太陽能電池(PSC)成為替代當前硅基設備的主要候選材料。鈣鈦礦在包括LED燈、激光器和光電探測器在內的一系列應用中也顯示出巨大的潛力。

鈣鈦礦太陽能電池商業化的障礙之一是它們的操作穩定性，與市場上已有的光伏技術相比，這使它們處于劣勢。這對于混合鹵化物鈣鈦礦來說尤其是一個問題，它們是串聯太陽能電池和發射可調LED的理想材料，因為它們結合了高組成靈活性和光電性能。

混合鹵化物鈣鈦礦還具有寬帶隙，這種特性會影響光伏材料發電所需的能量。但在大多數混合鹵化物鈣鈦礦中，光會導致一種稱為鹵化物相分離的現象，其中成分“分離”到不同鹵化物含量的區域。這種分離會在太陽能電池的使用壽命期間導致嚴重的效率問題。因此，解決這個問題對于鈣鈦礦技術的成功至關重要，特別是對于具有所謂串聯配置的太陽能電池，其中混合鹵化物、寬帶隙鈣鈦礦通常與第二個低帶隙鈣鈦礦或硅電池結合使用。

EPFL基礎科學學院的一組研究人員現已開發出一種方法，可以提高基于純碘化物和混合鹵化物鈣鈦礦的太陽能電池的功率轉換效率和穩定性，同時還能抑制后者中的鹵化物相分離。該論文發表在Joule上，該研究由EPFL的MichaelGr?tzel教授和UrsulaRothlisberger教授小組進行，并由EssaA.Alharbi博士和LukasPfeifer博士領導。

該方法用兩種烷基鹵化銨調制劑處理PSC，這兩種調制劑協同工作以提高太陽能電池性能。調節劑用作鈍化劑，用于減輕鈣鈦礦缺陷的化合物，否則會促進上述降解途徑。

在這項研究中，研究人員能夠使用這兩種調制器來阻止鹵化物偏析，從而大大減少長期使用PSC時出現的功率轉換效率下降。

新方法導致一種鈣鈦礦成分(α-FAPbI3)的功率轉換效率為24.9%，另一種(FA65MA35Pb(I65Br35)3)的功率轉換效率為21.2%。在連續運行1200小時和250小時后，分別保留了大約90%和80%的初始效率。作者寫道，“通過解決穩定性的關鍵問題，我們的結果代表了PSC大規模實際應用的重要一步。”

關鍵詞： 太陽能電池 轉換效率 研究人員