钙钛矿太阳能寿命问题有解?美国科学家发现根本原因

钙钛矿太阳能为备受瞩目的下一代光电技术,转换效率高、制程相对简易,但其致命缺点在于,容易在阳光下分解,这对于“靠阳光吃饭的”太阳能板来说是一大伤害,现在美国科学家找到衰退背后原因,并提出简单的解决方案。

长期晶体硅太阳能一直以来都是太阳能产业的龙头,没有任何一种材料在效率、寿命、成本等综合条件评比下与之媲美,但金属卤化物钙钛矿身为后起之秀,正迅速崛起,短短十年内效率已接近25%,且更便宜、更轻巧也更灵活。

只可惜钙钛矿材料在阳光直射下容易分解,随着时间流逝效率自然下滑,过去科学家试图通过添加大分子、旧颜料、由头发制成的碳纳米点、2D添加剂、辣椒化合物或量子点来解决寿命问题。

不过加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员发现,钙钛矿太阳能衰退的背后原因,一切源于“去除缺陷(correct defect)和提高效率”的表面处理。太阳能电池表面的有机离子,虽然可以提高太阳能发电效率,反之也造成耐用性低下,毕竟电子聚集在表面就会破坏钙钛矿原子的排列,随着时间的推移导致分解。

因此团队通过在表面处理中配对正负离子来解决这个问题,有助于维持电池表面中性和稳定,也不会搅乱缺陷预防处理。UCLA团队测试解决方案效果后,研究人员将太阳能电池放置在全天候在强光下测试,模拟加速老化条件,在这些条件下2,000多个小时后,太阳能电池仍维持87%的效率,远远高于未处理电池的65%。

论文共同第一作者Shaun Tan表示,这是至今效率最稳定的钙钛矿太阳能电池之一,与此同时团队还奠定新的基础知识,未来社群可以基于这份研究基础进一步开发和改进,设计出更稳定的钙钛矿太阳能电池。

(首图来源:UCLA)

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