钙钛矿研究提高太阳能电池效率和产品寿命

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由萨里大学和伦敦帝国理工学院领导的国际团队找到了一种策略，通过缓解之前隐藏的降解途径来提高由“神奇材料”钙钛矿制成的太阳能电池的性能和稳定性。
在《能源与环境科学》杂志发表的一项新研究中，萨里大学先进技术研究所 (ATI) 详细介绍了他们如何与合作者一起生产出能量转换效率(PCE)超过 23% 的铅锡钙钛矿太阳能电池——这是使用这种材料取得的最佳成果之一，更重要的是，这种设计策略将这些设备的使用寿命提高了 66%。PCE 指的是电池可以转换成可用电能的阳光量。
虽然如今许多屋顶都使用硅太阳能电池板，但钙钛矿/硅太阳能电池板也正在市场上出现，预计效率更高的全“全钙钛矿”电池板将成为该技术的下一个重大进步。然而，要使这项技术实现商业可行性，科学家需要应对提高稳定性和效率的挑战，特别是在本设计中使用的铅锡钙钛矿电池方面。
这项由萨里大学发起的合作研究确定了导致效率和稳定性损失的隐藏机制并解决了这些挑战，帮助科学界推动这项技术的发展。
萨里大学先进技术研究所的博士生兼这项研究的主要作者哈希尼·佩雷拉 (Hashini Perera) 表示：“通过这项研究，我们获得了新的认识，这使我们能够找到一种策略，在环境条件下提高效率并延长这些设备的使用寿命。
“这一进步是朝着高效、长寿命太阳能电池板迈出的重要一步，它将使更多人能够使用负担得起的清洁能源，同时减少对化石燃料的依赖和全球碳排放。”
为了实现这些改进，研究团队专注于了解空穴传输层引起的效率和稳定性损失，这对太阳能电池性能起着重要作用。他们引入了一种碘还原剂来抑制导致电池随时间退化的化学反应。这种方法不仅提高了铅锡太阳能电池的效率，还延长了它们的使用寿命，使它们在长期使用中更加实用且更具成本效益。
萨里大学先进技术研究所的这项研究的共同作者伊马尔卡·贾亚瓦德纳博士说：“通过显著提高钙钛矿太阳能电池的效率，我们离生产更便宜、更可持续的太阳能电池板更近了一步。我们已经在努力改进这些材料、工艺和设备架构，以应对剩余的挑战。
萨里大学先进技术研究所所长拉维·席尔瓦教授表示：“这项研究使我们更接近于实现不仅在使用寿命内产生更多电力而且使用寿命更长的太阳能电池板。更高的效率和更少的更换意味着更多的绿色能源和更少的浪费。
“在萨里大学，我们正在建设一个 12.5 兆瓦的太阳能发电场，在那里我们可以测试其中一些模块。我们相信，我们创新的钙钛矿研究将加速钙钛矿太阳能电池板的广泛商业应用。”