新突破将钙钛矿电池推向更高的稳定性和效率
美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员取得了技术突破，构建了一种兼具高效和高稳定性双重优势的钙钛矿太阳能电池。
这项工作是与托莱多大学、科罗拉多大学博尔德分校和加州大学圣地亚哥分校的科学家合作完成的。
独特的建筑结构使研究人员能够在1日照度下记录24%的经认证稳定效率，使其成为同类报告中最高的。在55摄氏度下运行2,400小时后，该高效电池还保持了87%的原始效率。
论文“高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池的表面反应”发表在《自然》杂志上。NREL的作者是Qijiang、JinhuiTong、RossKerner、SeanDunfield、ChuanxiaoXiao、RebeccaScheidt、DariusKuciauskas、MatthewHautzinger、RobertTirawat、MatthewBeard、JosephBerry、BryonLarson和KaiZhu。
钙钛矿是一种晶体结构，在过去十年中已成为一种有效捕获阳光并将其转化为电能的令人印象深刻的手段。钙钛矿太阳能电池的研究在很大程度上集中在如何提高其稳定性上。
“有些人可以展示稳定性高的钙钛矿，但效率较低，”NREL化学与纳米科学中心的资深科学家朱说。“你应该同时具有高效率和高稳定性。这很有挑战性。”
研究人员使用了倒置架构，而不是迄今为止产生最高效率的“正常”架构。两种类型之间的差异取决于层在玻璃基板上的沉积方式。倒置钙钛矿结构以其高稳定性和集成到串联太阳能电池中而闻名。NREL领导的团队还在钙钛矿表面添加了一种新分子3-(氨基甲基)吡啶(3-APy)。该分子与钙钛矿内的甲脒反应，在钙钛矿层表面产生电场。
“这突然给我们带来了巨大的提升，不仅是效率，还有稳定性，”朱说。
科学家们报告说，3-APy反应性表面工程可以将倒置电池的效率从不到23%提高到25%以上。他们还指出，反应性表面工程是一种有效的方法，可以显着提高倒置电池的性能“达到新的最先进水平的效率和运行可靠性”。
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