稳定且效率世界最高！中科院在钙钛矿太阳能电池领域连获进展

澎湃新闻记者 贾利略

据中科院官网8月3日消息，中科院两研究所在钙钛矿太阳能电池研究领域接连取得重要进展。

近日，中科院半导体研究所研究员游经碧带领团队在《科学》（Science）发表论文，实现了85摄氏度条件下钙钛矿材料热稳定性大幅度提升。

大连化物所制备出高性能大面积钙钛矿太阳能电池组件 本文图片均来自中国科学院官网

近日，中国科学院大连化学物理研究所薄膜太阳能电池研究组副研究员王开和研究员刘生忠团队采用狭缝涂布制备技术，结合真空法氧化镍薄膜的表面氧化还原策略，制备出高性能大面积钙钛矿太阳电池组件。相关论文发表在学术期刊《焦耳》（Joule）上。

基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，游经碧团队研制出认证效率为25.6%的钙钛矿太阳能电池，为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。

对电池器件分别进行1000小时放置和85摄氏度加速老化，结果保持初始效率的96%和80%。

游经碧团队在研究中发现，通过在钙钛矿材料中引入少量氯化铷（RbCl），可将常见的引起钙钛矿不稳定的二次相PbI2转化成为全新的热稳定性和化学稳定性好的（PbI2）2RbCl。

通过抑制PbI2消除了钙钛矿/PbI2界面的强限域导致的能带变大问题，减小了钙钛矿材料的带隙，扩展了对太阳光吸收的范围。

大连化物所制备出高性能大面积钙钛矿太阳能电池组件

该研究同时实现了钙钛矿太阳能电池的高光电转换效率和高稳定性，为钙钛矿电池的进一步发展以及产业化奠定了坚实基础。

大连化学物理研究所发布的消息称，目前，实验室尺寸的钙钛矿太阳电池的光电转换效率已达到25%以上，制备大面积钙钛矿电池并推进其产业化进程已经成为该领域的主要发展方向之一。但在现阶段很难采用溶液法制备出均匀无孔的大面积电荷传输层。

在研究中发现，真空制备的氧化镍空穴传输层表面相对疏水，减弱了钙钛矿前驱液的粘附力，同时氧化镍表面存在的大量高价镍离子会分解钙钛矿，形成界面势垒并导致非电容滞后效应，最终影响器件性能和稳定性。

针对上述问题，王开和刘生忠团队提出一种简单的表面氧化还原工程，实现对电子束蒸发氧化镍薄膜表面性质的调控。

在刚性和柔性衬底上制备的小面积反式电池上，光电转换效率分别达到23.4%和21.3%，并且具有极佳的稳定性。

此外，研究团队在早期的工作基础上，在面积为156×156 mm^2的大面积衬底上成功制备了大面积钙钛矿电池组件，能量转换效率达到18.6%，且表现出极佳的稳定性。

该工作有望促进高效、稳定的钙钛矿电池组件的发展。

责任编辑：吴跃伟