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。
  

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• 照片（来自：UCLA / Shaun Tan)
  

• 由发表于《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。

  
  

  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。

  
  

  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。

  
  

  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。

  
  

  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。

  
  

  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。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。

  
  

  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。

  
  

  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。

  
  

  在表面处理流程中，为其配上正负离子对来解决这个问题。

  
  

  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。

  
  

  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。

  
  

  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% 。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。

  
  

  最后，研究合著者 Shaun Tan 表示：“钙钛矿太阳能电池，达成了目前已知最稳定的高效率”。