慕尼黑工业大学(TUM)的德国研究人员宣布已经发现并开发出一种解决方案，以防止钙钛矿太阳能电池因天气原因而性能退化。
该团队与卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)、德国电子同步加速器研究所(DESY)以及斯德哥尔摩皇家理工学院(KTH)合作，揭示了这种材料在温度波动期间发生劣化的微观机制。
该发现发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究中，揭示了在初始的“老化”阶段发生的退化现象，在此阶段，电池的相对性能最多可下降 60%。该研究强调了热循环的重要性以及它如何在早期影响钙钛矿太阳能电池的退化。
研究人员的方法侧重于利用专门设计的分子“锚”来稳定脆弱的晶体结构。图片：慕尼黑工业大学。
“如果我们希望这些电池能安装在每家每户的屋顶上，就必须确保它们不仅在实验室里表现出色，还要能经受住四季的考验。”慕尼黑工业大学自然科学学院功能材料系主任Peter Müller-Buschbaum教授说道。
Peter Müller-Buschbaum的研究团队找到了这种不稳定的微观原因，并开发出新的设计策略，以使叠层太阳能电池的顶层更坚固，能够承受实际环境条件。
该研究的主要作者Sun Kun博士解释说：“我们发现，这种损耗是由微观层面的拉锯战引发的。材料内部产生张力，其结构发生变化——这会消耗能量。”
研究人员的方法侧重于利用专门设计的分子“锚”来稳定脆弱的晶体结构。该解决方案发表在另一篇论文中——发表于《ACS Energy Letters》——在该论文中，研究人员使用了特殊的有机分子作为间隔物，将结构固定在一起——就像分子支架一样。
结果表明，体积较大的有机分子 1,4-苯二甲基铵(PDMA)起到了更出色的锚定作用，从而制成了更坚固的太阳能电池，这种电池在快速加热和冷却产生的机械应力作用下仍能保持稳定。
“通过了解这些微观机制，我们正在为新一代太阳能组件铺平道路，这些组件不仅效率极高，而且足够耐用，能在户外使用数十年。”Müller-Buschbaum说道。
稳定性问题长期以来一直是钙钛矿技术商业化的一大挑战，过去几年发表的多篇研究论文都证明了这一点，其中包括悉尼大学去年10月发表的一篇论文。
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