科学家发现提高钙钛矿效率和稳定性的方法

国家可再生能源实验室 (NREL) 和全国附属机构的研究人员已将钙钛矿太阳能电池的效率提高了 16%。这项工作涉及将二维 (2D) 钙钛矿层与三维 (3D) 钙钛矿层相结合，从而生产出效率和稳定性均有所提高的太阳能电池。钙钛矿晶体结构的持续研究作为硅太阳能电池的一种更便宜、更有效的替代品，已经取得了相当大的技术进步，据报道效率高达 25.5%。

NREL 化学与纳米科学中心的高级科学家、概述该研究的新论文的通讯作者 Kai Zhu 说，2D 和 3D 层的融合可以将太阳能电池的效率提高到 24.7% 左右。

论文“亚稳态 Dion-Jacobson 2D 结构使高效稳定的钙钛矿太阳能电池成为可能”，发表在《科学》杂志上。

这篇文章有来自包括 NREL 在内的 7 个机构的 23 位作者。除了朱之外，NREL 的其他人还有张飞、朴素妍、陆海鹏、肖恩·邓菲尔德、肖传晓、陈希涵、劳拉·谢尔哈斯、格伦·蒂特、约瑟夫·贝里、马修·比尔德和布赖恩·拉尔森。其他研究人员来自 SLAC 国家加速器实验室、托莱多大学、普林斯顿大学、亚利桑那大学、肯塔基大学和科罗拉多大学。

研究人员偏离了另一种实验方法，该方法涉及添加基于大体积有机阳离子或带正电离子的 2D 层。这种被称为 Ruddlesden-Popper 的 2D 钙钛矿结构可以抑制电荷载流子的运动，从而限制效率。

较新的研究在亚稳态多晶型物中使用了一种不同的 2D 钙钛矿结构，称为 Dion-Jacobson，显示出更高的稳定性和更自由地移动电荷载流子的能力。

科学家们将改良的钙钛矿电池与对照样品进行了比较。改进后的电池在连续运行 1,000 小时后效率仅下降 10%。对照样品的效率下降了 43%。

研究人员表示，使用亚稳态 2D 结构代表了一种很有前途的新化学设计，太阳能行业可以对其进行调整，以加速高效稳定的钙钛矿太阳能电池的开发。

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