2023-03-13 10:43
南京工业大学科研团队在中国科学院院士黄维带领下，近日成功设计合成一种多功能氟取代分子作为添加剂，可诱导钙钛矿薄膜形成更加有序的结晶，让钙钛矿太阳能电池更高效、更稳定。
由于低成本溶剂加工、制备工艺简单、能量转化效率高等优势，钙钛矿太阳能电池已成为新型光伏领域最强有力的竞争者，但是电池的商业化依然面临湿、热、光等稳定性问题。
论文作者之一王芳芳副教授介绍说，钙钛矿材料是太阳能电池的吸光层，薄膜黑色才能保持光活性，可以吸光发电，如果降解成黄色的碘化铅，电池就不能工作了。钙钛矿薄膜是由钙钛矿晶体构成。钙钛矿薄膜中晶体排列越有序，缺陷就越少，被水或湿气攻击的位点就越少。
研究团队利用多种原位表征技术解析了钙钛矿薄膜在旋涂和退火过程中的中间相、成核、结晶过程，设计合成了一种多功能氟取代分子作为添加剂，可以抑制多中间相的生成，促进定向结晶，诱导钙钛矿薄膜形成更加有序的结晶。
论文第一作者、硕士生李慕白介绍说，这种新型添加剂材料制备的钙钛矿太阳能电池实现了高达24.1%的效率，并表现出优异的器件稳定性，连续光照1000小时或在约50%湿度的空气环境中加速老化2000小时后，仍保持初始效率值95%以上。加了添加剂的钙钛矿薄膜，不仅能抗击空气中的少量水分，甚至直接放到水中浸泡5分钟以上仍不分解，而参比薄膜在1秒钟之内就分解掉了。这种新型材料极大地提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。
此次研究成果日前在国际期刊《自然*通讯》上发表。
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