钙钛矿太阳能电池稳定性研究(钙钛矿太阳能电池最新研究进展)
近期，德国柏林亥姆霍兹中心(HZB)领导的科学家为钙钛矿材料开发了一种添加剂，该添加剂可以起到“缓冲”的作用，保护脆弱的钙钛矿晶体免受温度变化带来的压力。
钙钛矿半导体有望成为高效、低成本的太阳能电池，但作为半有机材料，钙钛矿太阳能电池对温差敏感，在正常的户外使用中会很快导致衰减、损坏。因此，这一领域的科学家们都不断致力于寻找提高稳定性的新方法。
HZB一个大型研究团队的负责人Antonio Abate教授解释说，“阳光可以将光伏电池内部加热到80；没有光照后电池立即冷却到环境温度。这会在钙钛矿薄层中引发巨大的机械应力，产生一些缺陷甚至局部相变，严重影响钙钛矿材料薄膜的质量。”
据报道，此次HZB的科学家们在钙钛矿电池稳定性研究中取得了“里程碑式进展”。他们发现，在前体钙钛矿溶液中添加偶极聚合物材料有助于晶体结构的稳定，并能使电池效率远高于24%，在-60至+80进行100次热循环试验后性能几乎不会下降。
的团队和许多国际合作伙伴一起研究了不同钙钛矿太阳能电池结构，寻找如何显著提高稳定性的化学变化。经他们研究发现，p-i-n架构的钙钛矿薄膜通常效率比更常用的n-i-p架构更好。最新研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。
不仅如此，该小组还发现，与一种被称为b-pV2F(全名b-poly(1,1-二氟乙烯))的聚合物化合物合作，可以进一步提高p-i-n太阳能电池的稳定性。
解释说，“这种聚合物似乎包裹在薄膜中的单个钙钛矿微晶体上，就像一个软壳，可以帮助缓冲热机械应力。”
经测试，尺寸为18平方毫米的电池的最大效率为24.6%，而较大的1平方厘米器件的效率为23.1%。这些电池在80摄氏度到-60摄氏度之间经历了100多次温度循环，以及1000小时的持续照明。HZB表示，这大约相当于在户外使用一年。
此外，在25的模拟阳光照射1000小时后，这些电池保留了96%的初始性能，在75下进行测试时保留了88%。除了缓冲效应外，添加剂还显示出通过影响载流子的运输来提高电池的效率，使该小组创造了p-i-n器件效率记录。
未来，HZB将致力于进一步降低随着时间的推移而损失的性能，使其达到商业设备所需的水平。