科学家们制造了效率为21.4%的钙钛矿太阳能组件

国际团队使用钝化显著提高了钙钛矿太阳能电池板的稳定性

来自立陶宛Kaunas 科技大学 (KTU) 的化学家们，用合成材料建造了破纪录的钙钛矿太阳能组件，其效率为 21.4%。它通过对活性太阳能电池层的钝化来实现的，这提高了电池的效率并显著提高了它的稳定性。这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications.）上。

KTU 的化学家们，与来自中国、意大利、立陶宛、瑞士和卢森堡科学中心的研究人员一起，使用钝化方法显著提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。在钝化过程中，钙钛矿表面化学活性降低，从而消除了制造过程中出现的钙钛矿缺陷。该方法生产的钙钛矿型太阳能电池的效率为23.9%，运行稳定性超过1000 小时。

KTU 化学技术学院的首席研究员 Kasparas Rakštys说：“以前也用过钝化，但到目前为止，在传统的三维钙钛矿光吸收体上形成了二维钙钛矿层，这使载流子很难移动，尤其是在高温下。如何避免这种情况很重要，因为太阳能电池会变热。”该发明的共同作者、KTU 首席研究员 Kasparas Rakštys 说。

一个国际研究团队为了解决这个问题进行了研究，估算了形成二维钙钛矿所需的最小能量。三维钙钛矿层的表面被 KTU 合成的苯乙基碘化铵 (o-PDEAI₂) 的不同异构体钝化。这些异构体具有相同的分子式，但其原子在空间中的排列方式不同，这就有可能形成二维钙钛矿。

上图显示了用 o-PDEAI₂ 钝化的 PSC 的横截面扫描电子显微镜 (SEM) 图像。

瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的研究人员测试了钙钛矿太阳能微型组件中的材料，这个微型组件的活性面积比典型的，实验室规模的钙钛矿太阳能电池大 300多倍。这些微型组件达到了创纪录的 21.4% 的太阳能转换效率。这些破纪录的微型太阳能组件的钙钛矿层表面涂有 KTU 化学家开发的材料。

“结果表明，该方法在避免钝化对太阳能电池的负面影响方面非常有效。研究发现，由于空间位阻避免了二维钙钛矿的形成，钝化基团邻位的异构体会导致最有效的钝化。有趣的是，在化学的不同领域，空间位阻也被用来阻止或减缓不良反应。”KTU的研究人员说。

这不是 KTU 的科学家们第一次在太阳能技术方面创造世界纪录。 KTU 化学家与柏林亥姆霍兹中心 (HZB) 研究所的物理学家一起，提高了串联硅钙钛矿太阳能电池的效率，目前该电池的效率为 29.8%。这是此类太阳能元件的世界纪录。

参考

'Tuning structural isomers of phenylenediammonium to afford efficient and stable perovskite solar cells and modules' by Cheng Liu et al; Nature Communications volume 12, Article number: 6394 (2021)

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