无机钙钛矿太阳能电池实现了超过21%的创纪录效率。
代表性图片：立陶宛考纳斯理工大学（KTU）拥有先进的无机钙钛矿太阳能电池。
团队成功解决了长期存在的难题，发明了一种在完全无机钙钛矿太阳能电池上制造耐用保护层的方法。因此，太阳能电池实现了超过21%的创纪录效率。
此外，这些微型模组在185华氏度（85摄氏度）下，在持续光照下稳定运行超过950小时。立陶宛考纳斯理工大学（Kaunas University of Technology (KTU) in Lithuania）化学系研究员KasparasRakštys博士表示：“钙钛矿太阳能电池是世界上增长最快的太阳能技术之一—它们可以轻质、薄膜且具柔韧性，最重要的是，材料成本低廉。”
解决退化问题
限制钙钛矿太阳能电池采用的主要障碍是快速降解，暴露于湿度、温度或压力等波动的大气条件下，会导致钙钛矿材料在效率和材料性能上迅速下降。通常，这个问题通过“钝化”来解决。该工艺通过减少缺陷并保护钙钛矿表面，使其对环境因素的抵抗力大大增强。反过来，它延长了设备的性能和使用寿命。
KTU的研究人员解释道：“钝化使钙钛矿表面化学上失活，消除了生产过程中引入的缺陷。”以往的研究表明，在三维钙钛矿表面上施加薄二维层对于杂化钙钛矿非常有效。这不仅能保护它们免受潮湿，还能提高效率和耐用性。然而，该策略对纯无机钙钛矿来说存在困难，因为保护层二维层无法与材料结合。
KTU团队通过合成全氟二维铵阳离子解决了粘附问题。它之所以有效，是因为高电负性的氟原子降低了铵基团的电子密度。这一变化导致铵基与碘化铅碎片之间形成氢键，从而使二维层能够粘附在纯无机钙钛矿上。“结果是在三维无机钙钛矿表面形成了稳定的二维层。这一次，二维层终于粘附，形成了即使在高温下也能保持稳定的坚固异质结构，“Rakštys博士指出。
高效率
钝化策略有助于提升太阳能电池的性能。有趣的是，这导致了超过21%的高效率，是迄今为止最高的效率之一。
该研究在实验室小面积上取得了高效率，并在更大尺度上取得成功，向商业化迈出了一步。当团队制造钙钛矿太阳能微型组件—其活性面积是典型实验室测试电池的300多倍—这些模块仍能实现近20%的高效率。
这些更大规模的微型模组展现出极高的耐用性，在85°C（185°F）下持续暴露于光照下，稳定运行超过950小时。研究人员表示：“虽然太阳能电池在实际工作条件下通常不会达到如此高的温度，但这些标准化稳定性测试用于评估其长期耐久性，而这种高稳定性实际上可与商业硅电池的需求相媲美。”
这一发展可能使下一代太阳能技术更接近真正的商业化。该研究发表在《Nature Energy》期刊上。
（消息来源：interestingengineering.com）
