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钙钛矿太阳能电池（PSCs）被认为是下一代光伏技术极具前途的候选产品，具有高效率和低生产成本等优势，有可能彻底改变可再生能源产业。然而，其稳定性的不足一直阻碍着进一步的发展。
最近，香港城市大学（CityU）的科学家们开发出了一种创新的多功能和非挥发性添加剂，实现了技术突破。这种添加剂可以通过调节钙钛矿薄膜的生长来提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。这种简单有效的策略对于推进PSC的商业化有着巨大的潜力。
具体而言，他们发现，通过在钙钛矿前体中加入一种多功能分子（4-胍基苯甲酸盐酸盐，GBAC），形成氢键桥接的中间相并对结晶进行调控，可以获得高质量的钙钛矿薄膜，其钙钛矿晶体晶粒大，晶粒从薄膜底部向表面连贯生长。
GBAC是一种原料和中间体，通常用于有机合成、制药、农用化学品和染料领域。研究人员解释说，由于这种分子的非挥发性，它也可以作为退火钙钛矿薄膜中有效的缺陷钝化连接剂，从而大大减少了非辐射复合损失，提高了薄膜质量。
“这种类型的多功能添加剂一般可用于制备不同的钙钛矿组合物，用于制造高效稳定的钙钛矿太阳能电池。”领导这项研究的城大材料科学讲座教授兼香港清洁能源研究所所长Alex Jen Kwan-yue教授说，“高质量的钙钛矿薄膜可以实现大面积太阳能组件的升级。”
实验表明，引入GBAC后，钙钛矿薄膜的缺陷密度显著降低。基于改性钙钛矿的倒置（p-i-n），钙钛矿太阳电池组件的功率转换效率提升至24.8%，日本电气安全与环境技术实验室已证实了这一结果。
“该设备的总能量损失降至0.36 eV，是具有高功率转换效率的钙钛矿光伏设备中能量损失最低的设备之一。”研究人员补充说。最新研究成果已于近期发表在了《自然光子学》杂志上。
此外，在充满氮气的手套箱中，在65±5下连续加热时，未封装的器件表现出了超过1000小时的超好热稳定性，同时保持了98%的原始效率。
最后，科学家们还用这种电池技术制造了一个面积为1平方厘米的设备，新电池的效率达到了22.7%，他们说这表明该技术是完全可扩展的。
“这种有效的方法也可以应用于宽带隙钙钛矿和大面积器件，以降低电压损失并提高效率”。他们补充道。