钙钛矿太阳能电池坚韧到足以与强大的硅匹敌

牛津大学和ExcitonScience的研究人员展示了一种制造稳定钙钛矿太阳能电池的新方法，该电池缺陷更少，并且有可能最终与硅的耐用性相媲美。

通过去除溶剂二甲基亚砜并引入二甲基氯化铵作为结晶剂，研究人员能够更好地控制钙钛矿结晶过程的中间阶段，从而获得更高质量的薄膜，减少缺陷并提高稳定性。

然后，多达138个样本设备的大组在高温和真实条件下进行严格的加速老化和测试过程。

使用新合成工艺制造的甲脒铯钙钛矿太阳能电池明显优于对照组，并表现出对热、湿度和光降解的抵抗力。

这是朝着匹配商业硅的稳定性迈出的重要一步，并使钙钛矿-硅串联器件成为成为主导的下一代太阳能电池的更现实的候选者。

在HenrySnaith教授(牛津大学)和UdoBach教授(莫纳什大学)的带领下，该工作已发表在《自然材料》杂志上。

牛津大学博士学生PhilippeHolzhey是居里夫人的早期研究员，也是这项工作的联合第一作者，他说：“人们开始转变，认识到如果表现不稳定，表现就没有价值，这一点非常重要。

“如果该设备可以使用一天或一周或更长时间，那么它就没有太大价值了。它必须使用多年。”

在测试期间，最好的设备在65°C的模拟阳光下运行超过T80阈值超过1,400小时。T80是太阳能电池降低到其初始效率的80%所需的时间，这是研究领域内的一个共同基准。

超过1,600小时后，使用传统二甲基亚砜方法制造的控制设备停止运行，而采用新的改进设计制造的设备在加速老化条件下仍保持其原始效率的70%。

在85°C的极高温度下对一组设备进行了相同的降解研究，新电池再次优于对照组。

根据数据推断，研究人员计算出，新电池所暴露的温度每升高10°C，它们的老化系数就会增加1.7，这接近商用硅器件预期的2倍增加。

DavidMcMeekin博士是该论文的通讯第一作者和联合第一作者，他曾是莫纳什大学澳大利亚高级光伏中心(ACAP)的博士后研究员，现在是牛津大学的MarieSkłodowska-Curie博士后研究员。

他说，“我认为我们与其他研究的不同之处在于，我们做了很多加速老化的工作。我们在65°C和85°C的全光谱下对电池进行了老化。”

研究中使用的设备数量也很重要，许多其他钙钛矿研究项目仅限于一两个原型。

“大多数研究只显示一条曲线，没有任何标准偏差或任何类型的统计方法来确定这种设计是否比另一种更稳定，”大卫补充道。

研究人员希望他们的工作能够鼓励人们更加关注钙钛矿结晶的中间阶段，这是实现更高稳定性和商业可行性的重要因素。

在实验室条件下人工合成，由钙钛矿化合物制成的半导体薄膜比硅太阳能电池便宜得多，具有更大的灵活性和可调带隙。

它们在过去十年中出人意料地出现，并达到了令人印象深刻的超过25%的功率转换效率。

然而，人们过于关注创造最高效的钙钛矿太阳能电池，而不是解决阻碍该材料广泛商业应用的基本问题。

与硅相比，钙钛矿在现实条件下会迅速降解，暴露在高温和湿气中会造成损坏并对设备性能产生负面影响。

解决这些稳定性问题是钙钛矿寻求通过串联结构接管或“提升”硅并在商业光伏领域占据一席之地的主要挑战。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！