钙钛矿太阳能电池的耐用性足以与硅匹配

牛津大学和激子科学展示了制造稳定钙钛矿太阳能电池的新方法，使缺陷更少

牛津大学和Exciton Science的研究人员已经展示了一种新的方法来制造稳定的钙钛矿太阳能电池，其缺陷更少，最终有可能与硅的耐久性相媲美。

通过去除溶剂二甲基亚砜并引入二甲基氯化铵作为结晶剂，研究人员能够更好地控制钙钛矿结晶过程的中间阶段，从而获得更高质量的薄膜，减少缺陷并增强稳定性。

然后，在高温和真实条件下，对多达138个样品装置的大组进行严格的加速老化和测试过程。

使用新合成工艺制造的甲脒铯钙钛矿太阳能电池显著优于对照组，并显示出对热、湿度和光降解的抵抗力。

这是与商业硅的稳定性相匹配的有力一步，并使钙钛矿硅串联器件成为成为主导的下一代太阳能电池的更现实的候选者。

由Henry Snaith（牛津大学）和Udo Bach（莫纳什大学）领导，这项研究已发表在《自然材料》杂志上。

这项研究的第一作者、牛津大学博士生Philippe Holzhey表示：“人们开始转变，意识到如果表现不稳定，那么表现就没有价值，这一点非常重要。

“如果这种器件持续一天或一周或更长时间，它就没有那么多价值了。它必须持续数年。”

在测试过程中，最佳器件在65°C的模拟阳光下在T80阈值以上运行超过1400小时。T80是太阳能电池降低到初始效率80%所需的时间，这是研究领域的一个常见基准。

超过1600小时后，使用传统二甲基亚砜方法制造的控制装置停止工作，而使用新的改进设计制造的装置在加速老化条件下保持了其原始效率的70%。

在85°C的高温下对一组装置进行了同样的降解研究，新电池的性能再次优于对照组。

根据数据推断，研究人员计算出，新电池在暴露温度每升高10°C时老化1.7倍，接近商业硅器件预期的2倍。

该论文的通讯作者、联合第一作者David McMeekin表示：“我认为，我们与其他研究的不同之处在于，我们做了大量加速老化的研究。我们在65°C和85°C的整个光谱下对电池进行了老化。”

研究中使用的器件数量也很可观，许多其他钙钛矿研究项目仅限于一个或两个原型。

他补充道：“大多数研究只显示了一条曲线，没有任何标准偏差或任何统计方法来确定这种设计是否比另一条更稳定。”

研究人员希望，他们的工作将鼓励更多地关注钙钛矿结晶的中间阶段，这是实现更大稳定性和商业可行性的重要因素。

这项工作得到了斯坦福线性加速器中心（SLAC）和国家可再生能源实验室（NREL）的支持。

参考文献

'Intermediate-phase engineering via dimethylammonium cation additive for stable perovskite solar cells' by David P. McMeekin et al; Nature Materials (2022)

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