釜山国立大学研究人员提高钙钛矿太阳能电池的稳定性

发布时间：2024-06-28 14:32:24 栏目：教育

导读 钙钛矿太阳能电池被认为是下一代光伏电池中取代传统硅太阳能电池的最有力竞争者。它们由 A +阳离子、B 2+二价阳离子和 X -卤化物制成...

钙钛矿太阳能电池被认为是下一代光伏电池中取代传统硅太阳能电池的最有力竞争者。它们由 A +阳离子、B 2+二价阳离子和 X -卤化物制成。它们通常含有 Pb 2+或 Sn 2+，可实现适合商业用途的高功率转换能量。不幸的是，铅离子的存在会导致铅泄漏等问题，这对环境有害。此外，在潮湿的情况下，钙钛矿容易被腐蚀。已经提出了多种方法来解决此问题，包括封装设备和钙钛矿光吸收剂的成分工程。



现在，韩国釜山国立大学的一个研究小组在《能源化学杂志》第 92 卷上发表了一项关于这一方向的研究。该研究于 2024 年 2 月 1 日在线发布，并已在2024 年 5 月版上发表。研究人员在这项研究中测试了许多冠醚，以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。当被问及这项研究的相关性时，该团队的首席研究员助理教授Ji-Youn Seo说： “这项研究强调了界面钝化通过提高功率转换效率的有效性，并表明冠醚不仅通过与铅离子形成主客体复合物来阻止铅泄漏，而且还赋予处理过的薄膜强大的抗湿性，与现有解决方案相比，在高湿度环境中表现出更好的长期稳定性。这项研究强调了冠醚同时解决铅泄漏和可持续钙钛矿太阳能电池的长期稳定性的潜力，这些电池已准备好推进商业化和可再生能源应用。”

研究小组发现，B18C6 是界面钝化的最佳醚。使用 B18C6，钙钛矿中的载流子寿命(即电子在半导体导带中和空穴在半导体价带中停留的时间)有所增加。空穴传输材料和钙钛矿之间的功函数(即从金属表面移动电子所需的最小能量)也得到了改善。因此，研究人员使用 B18C6 获得了 21.7% 的出色能量转换效率。与出现铅泄漏迹象的未经处理的钙钛矿相比，使用 B18C6 的钙钛矿在对所有层进行深度剖析时没有出现铅泄漏迹象。此外，虽然普通钙钛矿在室温下暴露于 95% 湿度 300 小时时会形成碘化铅，但使用 B18C6 钝化的钙钛矿没有观察到此类问题。

钙钛矿太阳能电池技术作为新一代新兴太阳能技术，有望在未来五年内取代目前全球流行的硅太阳能电池。该技术与现有的硅太阳能电池配合使用，可将光电转换效率提升至30%以上，从而增加替代化石燃料能源的可能性，为实现碳中和做出贡献。此外，钙钛矿太阳能电池即使在室内照明下也能表现出优异的光电转换效率，使其可应用于电子设备和物联网(IoT)，从而带来巨大的节能机会。