鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩定性獲極大提升

當地時(shí)間13日，《科學(xué)》雜志封面發(fā)表一項來(lái)自美國萊斯大學(xué)的研究成果，介紹了一種將甲脒碘基鈣鈦礦(FAPbI3)合成為超穩定、高品質(zhì)光伏薄膜的方法。在85℃的溫度下，經(jīng)過(guò)1000多個(gè)小時(shí)運行，FAPbI3太陽(yáng)能電池的整體效率下降幅度不到3%。

研究人員表示，新方法實(shí)現了迄今最佳穩定性能，關(guān)鍵是在FAPbI3前驅體溶液中添加了一些二維(2D)鈣鈦礦。這些鈣鈦礦可作為模板，引導塊狀或3D鈣鈦礦的生長(cháng)，為晶格結構提供額外的壓縮力和穩定性。

研究人員解釋道，鈣鈦礦晶體有兩種破壞方式：化學(xué)上可破壞組成晶體的分子;結構上可重新排列分子以形成不同的晶體。在用于太陽(yáng)能電池的各種晶體中，化學(xué)性質(zhì)最穩定的往往結構最不穩定，反之亦然。FAPbI3屬于結構不穩定的那種。

雖然2D鈣鈦礦在化學(xué)和結構上都比FAPbI3更穩定，但它們通常不太善于捕捉光線(xiàn)，因此不適合做太陽(yáng)能電池材料。不過(guò)，研究人員推測，將2D鈣鈦礦作為生長(cháng)FAPbI3薄膜的模板，可能會(huì )賦予后者穩定性。為了驗證這一想法，他們開(kāi)發(fā)了4種不同類(lèi)型的2D鈣鈦礦，并用它們制作了不同的FAPbI3薄膜配方。

結果顯示，2D鈣鈦礦模板不僅提高了FAPbI3太陽(yáng)能電池的效率，還提高了電池的耐用性。沒(méi)帶2D鈣鈦礦模板的太陽(yáng)能電池在空氣中利用陽(yáng)光發(fā)電兩天后會(huì )顯著(zhù)降解，而帶有2D鈣鈦礦模板的太陽(yáng)能電池即使在20天后也不會(huì )降解。在帶有2D鈣鈦礦模板的太陽(yáng)能電池中添加封裝層，穩定性將得到進(jìn)一步提高。

新研究可降低制造成本，使結構簡(jiǎn)化的太陽(yáng)能電池板重量更輕、更靈活，可能會(huì )對光收集或光伏技術(shù)產(chǎn)生變革性影響。