钙钛矿太阳能电池性能退化问题得解

访问次数:127  发表时间:2022-03-18

钙钛矿太阳能电池有望提高光电转换效率,但其存在一个最大的缺陷——在阳光的照射下,其性能会随着时间的流逝而退化。来自美国、中国和韩国的科学家团队在最新一期《自然》杂志撰文指出,他们对钙钛矿太阳能电池的表面进行了简单的处理,解决了退化问题,扫清了薄膜太阳能电池技术应用道路上的最大障碍。

钙钛矿是一组与矿物质钙钛氧化物拥有相同原子排列(晶体结构)的材料,“家族成员”之一金属卤化物钙钛矿因在高效节能薄膜太阳能电池领域极具应用潜力而备受关注。钙钛矿太阳能电池的制造成本比硅基太阳能电池低得多,但其存在一个最大的缺陷——长期暴露在光照下,其性能退化,如果能妥善解决这一问题,将有助于太阳能技术“飞入寻常百姓家”。

最新研究负责人、美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授杨阳解释称,针对太阳能电池缺陷,科学家们目前常见的处理方法是在其表面沉积一层有机离子,使表面带负电。虽然这种处理方法旨在提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率,但它也使得电池表面堆积了太多电子。而这会破坏原子有序排列的稳定性,随着时间的推移,钙钛矿太阳能电池的效率会越来越低,最终使其无法商业化。

鉴于这一发现,团队找到了解决电池性能退化的方法,让带正电的离子与表面带负电的离子配对,这使表面电子变得更中性且稳定。

团队测试了经过处理后的太阳能电池在能加速电池老化的条件下以及模拟阳光全天候照明情况下的耐久性。结果表明,这些电池能在2000多个小时内保持最初光电转化效率的87%。相比之下,在同样条件下,经历相同时间后,未经处理的太阳能电池性能下降到原来的65%

研究人员表示:“我们的钙钛矿太阳能电池是迄今为止报道的效率最稳定的电池之一,我们的最新研究为钙钛矿太阳能电池技术商业化和广泛采用奠定了基础,业界人士可以在此基础上进一步开发和完善这一技术,以设计出更稳定的钙钛矿太阳能电池。”

科技日报北京317日电 (记者刘霞)

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