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中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所于12月發(fā)布了一篇重要博文，宣布在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。通過(guò)抑制碘離子遷移，該所的研究團隊顯著(zhù)提升了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩定性，并實(shí)現了超過(guò)26%的光電轉換效率。這一成果在高溫高濕環(huán)境下也展現出了優(yōu)異的耐久性。 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）以其高效率和低成本的優(yōu)勢，在光伏領(lǐng)域迅速崛起，成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。然而，穩定性一直是制約其商業(yè)化應用的關(guān)鍵因素。碘離子（I⁻）的遷移是導致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不穩定的主要原因。在光照和熱作用下，I⁻會(huì )遷移并轉化為I₂，導致電池性能下降。 針對這一問(wèn)題，寧波材料所葛子義研究員和劉暢研究員團隊展開(kāi)深入研究，找到了一種有效抑制I⁻遷移的方法。團隊在鈣鈦礦前驅體溶液中引入了一種名為BT2F-2B的化合物。該化合物具有特殊結構，能與I⁻產(chǎn)生強配位作用，有效抑制了I⁻的遷移和轉化，減少了碘空位缺陷。 
(a) 鈣鈦礦吸附 BT2F-2B 后的電子密度分布；(b) 反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件效率；(c) ISOS-L-1 和 (d) ISOS-L-3 協(xié)議的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的運行穩定性 采用這一方法制備的反式單結鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，光電轉換效率（PCE）超過(guò)了26%。在85℃高溫和50%相對濕度條件下，經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的老化測試后，電池仍能保持85%的初始效率。這一成果不僅表明了材料和結構設計的成功，也為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工程應用奠定了堅實(shí)基礎。 此外，當將BT2F-2B應用于寬帶隙（1.77 eV）鈣鈦礦系統時(shí)，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的光電轉換效率更是達到了27.8%。這一結果進(jìn)一步證實(shí)了所提出策略的普遍適用性，為未來(lái)的能源利用提供了更為廣闊的可能性。 此次研究不僅取得了重要的科學(xué)成果，還得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的支持。相關(guān)研究成果以“Universal Approach for Managing Iodine Migration in Inverted Single-Junction and Tandem Perovskite Solar Cells”為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的高效率和低成本使其在光伏行業(yè)具有廣闊的應用前景。然而，穩定性問(wèn)題一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。寧波材料所此次的突破性進(jìn)展，為解決鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩定性問(wèn)題提供了新的思路和方法，有望推動(dòng)其在更廣泛的市場(chǎng)中實(shí)現應用。 |
