稳定高效钙钛矿太阳能电池的重大飞跃

由称为“钙钛矿”的材料制造的太阳能电池正在赶上传统硅基太阳能电池的效率。同时具有成本低、能源回收期短等优点。然而，这种太阳能电池存在稳定性问题——林雪平大学的研究人员与国际合作者现在已经设法解决了这个问题。该结果发表在《科学》杂志上，是在寻求下一代太阳能电池方面向前迈出的重要一步。

“我们的研究结果为开发高效和稳定的太阳能电池开辟了新的可能性。此外，它们为有机半导体掺杂的工作原理提供了新的见解，”林雪平大学物理、化学和生物学(IFM)系教授高峰说.

钙钛矿是晶体材料，在解决世界能源短缺方面具有巨大潜力。它们制造成本低，效率高，重量轻。然而，钙钛矿太阳能电池可以快速降解，并且无法构建具有所需稳定性的高效钙钛矿基太阳能电池。

“钙钛矿基太阳能电池的高效率和稳定性之间似乎存在权衡。高效钙钛矿太阳能电池往往表现出低稳定性，反之亦然，”IFM博士后、研究人员之一张天凯说。该文章的主要作者发表在《科学》杂志上。

当太阳能在钙钛矿基太阳能电池中转化为电能时，通常需要一个或多个电荷传输层。它们直接位于太阳能电池中的钙钛矿层旁边。有机电荷传输层通常需要辅助分子才能按预期发挥作用。该材料被描述为“掺杂”。

一种称为Spiro-OMeTAD的掺杂传输层是钙钛矿太阳能电池的基准，可提供创纪录的功率转换效率。但是目前用于掺杂Spiro-OMeTAD的方法很慢，并且会导致钙钛矿太阳能电池的稳定性问题。

“我们现在已经设法消除了阻碍发展的权衡取舍，对Spiro-OMeTAD使用了一种新的掺杂策略。这使我们能够同时获得高效率和良好的稳定性，”TiankaiZhang说。

该文章的另一位主要作者王峰是IFM的初级讲师。他指出，基于钙钛矿的太阳能电池可以有多种用途，应用领域也很多。

“使用钙钛矿的一个优点是制造的太阳能电池很薄，这意味着它们既轻又灵活。它们也可以是半透明的。例如，可以将基于钙钛矿的太阳能电池应用到大窗户上或建筑立面。硅基太阳能电池太重，不能以这种方式使用，”王峰说。

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