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钙钛矿太阳能电池稳定性再获突破 昆明理工大学带来全新成果
2025年06月17日 17:23:32
来源：化工仪器网 点击量：4807
，昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照教授和何冬梅教授团队在高性能钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，成功在钙钛矿太阳能电池稳定性上取得重要突破。
钙钛矿叠层太阳电池是一种利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料，并通过叠层结构来提高光电转换效率的太阳能电池。作为太能能电池家族中重要的一员，钙钛矿叠层太阳电池具有成本低、应用范围广、环境友好等优势，因此被寄予厚望。但与此同时，此类电池的稳定性依旧存在缺陷，解决电池的稳定性难题，提升电池光电转换效率自然而然的成为了该领域目前的发展方向。近日，昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照教授和何冬梅教授团队在高性能钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，成功在钙钛矿太阳能电池稳定性上取得重要突破。
一直以来，发展钙钛矿电池都是我国能源产业的一个重点发展方向，并且得益于我国科研技术的持续发展，在该领域连续获得了突破。2024年年初，南京大学研究团队就曾经在全钙钛矿光伏组件上取得新突破，成功研制出了稳态光电转化效率达24.5%的大面积全钙钛矿光伏组件，为后续此类组件产业化发展打下技术基础。
同年7月，西湖大学团队联合浙江大学团队针对倒置钙钛矿电池，成功开发出了Py3分子，该技术有望将电池使用寿命延长近两倍，同时提升其光电转化效率至26.1%，成功为倒置钙钛矿电池的进一步发展提供了技术基础。
与此同时，南京航空航天大学也在同一个月收获重要成果，研究出了基于气相的处理方法——气相氟蒸汽处理方法，成功制备出光电转化效率超过18%、超过200平方厘米的钙钛矿太阳能电池，探索出了制备大面积长效稳定电池的可能性。
今年2月，浙江白马湖实验室在钙钛矿太阳能电池领域在获突破，与苏州大学联合团队研发的小面积单结钙钛矿太阳能电池，稳态效率达到26.81%，刷新了当时的世界纪录。
而目前，这种新型太阳能电池的认证光电转换效率已经可以达到27%，仅从这点看，足够与单晶硅电池相媲美，但是在工作稳定性，依旧存在缺陷。针对这一问题，昆明理工大学团队提出了一种新的思路。
据悉，该团队鉴于钙钛矿太阳能电池的长期稳定性受制约是由于电池中有机空穴传输层的锂离子和卤素离子的迁移和扩散以及磷酸三丁酯的挥发，因此采用l -谷氨酸二苄基酯- 4甲苯磺酸盐同时调控有机空穴传输层和埋底界面，通过固定锂离子、磷酸三丁酯和卤素离子及钝化双界面缺陷，稳定有机空穴传输层，减少界面能损失。l -谷氨酸二苄基酯- 4甲苯磺酸盐通过苯磺酸阴离子与锂离子的离子键相互作用抑制了其扩散，而铵离子与磷酸三丁酯形成氢键可以抑制磷酸三丁酯的挥发。此外，通过钝化未配位铅离子和卤素空位缺陷，能够有效抑制卤素离子迁移和界面陷阱诱导的非辐射复合。协同优化的器件实现了25.06%的冠军功率转换效率(认证PCE为24.08%)。
实验结果显示，目标器件分别在35-45%相对湿度条件下老化3000小时，65℃热老化2000小时，一个太阳模拟光连续照射1200小时后，依旧能保持原始效率的95.02%、91.21%和80.23%。
尽管目前该成果还没有实现产品化，但是是解决钙钛矿光伏器件和其他钙钛矿基光电器件不稳定问题的一个行之有效的方法。目前，相关内容已经刊登于国际材料学期刊《先进材料》上，并有望为钙钛矿太阳能电池中离子迁移的抑制提供了一种普适性策略，推动钙钛矿光伏技术的产业化进程。
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