物理学家解决下一代太阳能电池的耐久性问题

美国的物理学家跳过了一个主要障碍，阻碍了用卤化物钙钛矿制造的太阳能电池的商业化，作为从太阳发电时低成本、高效率的硅替代品。

由托莱多大学与华盛顿大学、多伦多大学、西北大学和瑞士联邦材料科学与技术实验室合作领导的清洁能源研究发表在《科学》杂志上，解决了钙钛矿太阳能电池耐用性的问题，使该技术更接近为消费市场的太阳能电池板供电。

“钙钛矿太阳能电池因其高功率转换效率和低制造成本而提供了一条降低太阳能电力成本的途径，”UToledo杰出大学物理学教授，UToledo Wright光伏创新和商业化中心成员Yanfa Yan博士说。“然而，我们需要加强新兴太阳能电池技术在户外操作中的耐用性。

该技术需要在户外各种天气和温度下存活数十年而不会腐蚀或分解。

“这一挑战不再是部署钙钛矿太阳能电池潜力的障碍，”Yan说。“我们的突破性工作提高了设备的稳定性，并提出了经过十年研发取得成功的方法。

该团队发现了增强附着力和机械韧性的成分。

研究人员通过实验证明，用二膦路易斯碱分子1，3-双(二苯基膦)丙烷(DPPP)处理的钙钛矿太阳能电池在模拟和户外条件下连续运行后，保持了较高的功率转换效率，并表现出优异的耐久性。

“具有两个供电子原子的含膦路易斯碱基分子与钙钛矿表面具有很强的结合，”Yan说。“当我们用DPPP处理钙钛矿太阳能电池时，我们看到了对钙钛矿薄膜质量和器件性能的强大有益影响。

“DPPP也是一种低成本且易于获取的商业化产品，这使其适用于钙钛矿太阳能电池的商业化，”UToledo严实验室的研究助理教授，新论文的作者之一Zhaoning Song博士说。

研究人员表示，推动该技术向前发展的下一步是利用他们的发现使钙钛矿面板稳定。

该研究的第一作者、UToledo校友李崇文博士作为研究生与Yan一起工作。李于2020年获得UToledo物理学博士学位。他是多伦多大学的博士后研究员。

“继续开发钙钛矿太阳能电池稳定性的潜力是世界经济持续脱碳的关键优先事项，”李说。“在DPPP成功演示提高钙钛矿太阳能电池的稳定性后，我们正在进一步将其应用于大面积钙钛矿太阳能电池板，并将原型装置推向商业化。

30多年来，UToledo一直是太阳能研发的开拓者。

自从Yan在UToledo的团队确定了钙钛矿的理想特性以来，已经有十年了，钙钛矿是通过化学形成的具有特殊晶体结构的复合材料，并开始集中精力将两种不同的太阳能电池结合在一起，以增加使用太阳光谱的两个不同部分产生的总电力。

11月，来自UToledo，多伦多大学和西北大学的一组科学家合作创造了一种具有创纪录电压的全钙钛矿串联太阳能电池。这项研究发表在《自然》杂志上。

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