如何让太阳能电池既高效又稳定？我国科学家攻克难题

  近日，何让深圳理工大学白杨教授联合复旦大学褚君浩院士团队在《自然—通讯》上发表最新研究成果，太阳题成功开发出超稳定、池既掩耳盗钟网高效率宽带隙钙钛矿太阳能电池，高效并基于该成果构建出性能优良的又稳全钙钛矿叠层器件。

  这款全钙钛矿叠层器件的定国光电转换效率达28.44%，其中经广东省计量研究院认证的科学克难效率为27.92%。此项研究为解决宽带隙钙钛矿材料稳定性与效率难以兼顾的家攻难题提供了全新思路，同时为下一代超高效、何让低成本太阳能发电技术奠定了关键的太阳题材料基础。

  钙钛矿材料成本低、光电转换能力强，高效被认为是又稳掩耳盗钟网下一代太阳能技术的核心材料。但这次研究所聚焦的定国对象Cs₀.₃FA₀.₆DMA₀.₁Pb(I₀.₇Br₀.₃)₃宽带隙钙钛矿（1.77eV带隙）却是“天生不太稳定”。

  研究人员介绍，科学克难该材料天生具备高效光电转换的潜力，但它的晶体结构里，离子容易“乱跑”，形成空位缺陷。在光照下，还容易发生“卤化物相分离”，直接影响发电效率，甚至失去实用价值。

  为了让钙钛矿既高效又稳定，团队利用醚环超分子（冠醚），精确调控卤化物与单价阳离子及铅离子的配位作用，实现对结晶动力学的有效调控，使晶体结构更稳固。同时，光照下的卤化物相分离也被有效抑制，使得能量可以高效转化为稳定的电能输出。

  据介绍，基于这种超分子工程策略制备的宽带隙钙钛矿太阳能电池，展现出了三大优异性能。

  一是出色的光电转换效率：基于这种技术的单结宽带隙器件，光电转换效率达到21.01%，在同类研究中处于前沿水平；二是优异的工作稳定性：在最大功率点跟踪测试中，连续运行1000小时后，电池效率还能保持初始值的95%—— 这意味着它能长期稳定工作，不用频繁更换；三是叠层器件高效率：基于该技术构建的两端全钙钛矿叠层太阳能电池获得了28.44%的光电转换效率（认证效率27.92%）。

广东省计量研究院认证光电转换效率达到了27.92%

  值得一提的是，这项技术通过冠醚分子与钙钛矿前驱体的“默契配合”，可以实现对结晶过程的精确调控。同时，可以一次性解决了热稳定性、光稳定性和相稳定性等多个问题，相当于给电池加了“多重保险”。在制备工艺上也易于规模化生产，有望走进日常生活。比如，未来应用于大规模太阳能电站，可以使得发电成本更低，清洁能源将更具竞争力；可以为新能源汽车、便携式电子设备等提供轻量化、高效率的太阳能充电解决方案。

  深圳理工大学教授白杨和复旦大学教授张鸿、莫晓亮为该论文共同通讯作者；复旦大学Xinxin Lian和深圳理工大学Mingjing Jin为论文的共同第一作者。（记者蔡琳 王若昕）

[ 责编：肖春芳 ]

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