钙钛矿光伏电池稳定性获“里程碑式”进展！只需加入这种聚合物…… ...

一般小丑鱼

近期，德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）领导的科学家为钙钛矿材料开发了一种添加剂，该添加剂可以起到 " 缓冲 " 的作用，保护脆弱的钙钛矿晶体免受温度变化带来的压力。
钙钛矿半导体有望成为高效、低成本的太阳能电池，但作为半有机材料，钙钛矿太阳能电池对温差敏感，在正常的户外使用中会很快导致衰减、损坏。因此，这一领域的科学家们都不断致力于寻找提高稳定性的新方法。
% R4 |5 S( c4 R4 H  N0 l$ _. r% \HZB 一个大型研究团队的负责人 Antonio Abate 教授解释说，" 阳光可以将光伏电池内部加热到 80 ℃；没有光照后电池立即冷却到环境温度。这会在钙钛矿薄层中引发巨大的机械应力，产生一些缺陷甚至局部相变，严重影响钙钛矿材料薄膜的质量。"
据报道，此次 HZB 的科学家们在钙钛矿电池稳定性研究中取得了 " 里程碑式进展 "。他们发现，在前体钙钛矿溶液中添加偶极聚合物材料有助于晶体结构的稳定，并能使电池效率远高于 24%，在 -60 至 +80 ℃进行 100 次热循环试验后性能几乎不会下降。
Abate 的团队和许多国际合作伙伴一起研究了不同钙钛矿太阳能电池结构，寻找如何显著提高稳定性的化学变化。经他们研究发现，p-i-n 架构的钙钛矿薄膜通常效率比更常用的 n-i-p 架构更好。最新研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。

! u* ?; H6 c& H) T7 i
1 {' E* ]8 t  g/ Z& h
4 @3 {5 g: @- o! |! w. V" s, g不仅如此，该小组还发现，与一种被称为 b-pV2F（全名 b-poly ( 1,1- 二氟乙烯 ) ）的聚合物化合物合作，可以进一步提高 p-i-n 太阳能电池的稳定性。
7 Y  J7 K! S* \3 v2 m3 u* MAbate 解释说，" 这种聚合物似乎包裹在薄膜中的单个钙钛矿微晶体上，就像一个软壳，可以帮助缓冲热机械应力。"
  y- u% _, ^6 r/ S9 U

8 S" e8 r4 N0 S2 q, j  N3 h
1 b) L0 ^# k, v5 k& d经测试，尺寸为 18 平方毫米的电池的最大效率为 24.6%，而较大的 1 平方厘米器件的效率为 23.1%。这些电池在 80 摄氏度到 -60 摄氏度之间经历了 100 多次温度循环，以及 1000 小时的持续照明。HZB 表示，这大约相当于在户外使用一年。
此外，在 25 ℃的模拟阳光照射 1000 小时后，这些电池保留了 96% 的初始性能，在 75 ℃下进行测试时保留了 88%。除了缓冲效应外，添加剂还显示出通过影响载流子的运输来提高电池的效率，使该小组创造了 p-i-n 器件效率记录。
未来，HZB 将致力于进一步降低随着时间的推移而损失的性能，使其达到商业设备所需的水平。