众力资讯网

有机钙钛矿太阳能电池更接近商用

立陶宛考纳斯科技大学(KTU)的科研团队携手国际合作伙伴,在太阳能技术领域取得重大突破——他们研发的全无机钙钛矿太阳能电

立陶宛考纳斯科技大学(KTU)的科研团队携手国际合作伙伴,在太阳能技术领域取得重大突破——他们研发的全无机钙钛矿太阳能电池效率突破21%大关,创造了该领域的新纪录。更令人振奋的是,这些电池首次展现出可与商用硅基太阳能电池媲美的稳定性,在严苛环境下持续运行数百小时仍保持优异性能。这项开创性研究成果以"无机钙钛矿太阳能组件中2D/3D异质结构形成和稳定的阳离子互扩散控制"为题,荣登国际顶级期刊《自然能源》。

"钙钛矿太阳能电池就像太阳能界的'明日之星',"KTU化学系研究员Kasparas Rakštys形象地描述道,"它们身轻如燕、薄如蝉翼,还能像丝绸般柔韧弯曲,最关键的是其原料成本仅为传统材料的零头。"然而这位"明日之星"却有个致命弱点——就像娇嫩的鲜花经不起风吹雨打,钙钛矿材料在温湿度变化等环境因素面前显得格外脆弱,其性能会像退潮般迅速衰减。

要让这项技术真正绽放光彩,解决稳定性问题成为科研人员必须攻克的堡垒。研究团队将目光投向"钝化"这一关键技术——这就像给钙钛矿披上一件隐形防护衣,不仅能修复材料表面的"伤痕",更能形成抵御外界侵袭的铜墙铁壁。Rakštys解释道:"钝化处理让钙钛矿表面进入'休眠'状态,有效封存了制备过程中产生的缺陷。"特别是在3D钙钛矿表面构筑2D保护层的设计,犹如为材料戴上智能面纱,既隔绝湿气侵蚀,又提升能量转化效率。

研究团队在KTU实验室取得关键突破,他们创新性地采用全氟化2D铵阳离子作为"建筑基石"。氟原子就像精明的外交官,通过降低电子密度促成氢键网络的构建,最终在3D钙钛矿表面形成牢固的2D保护层。"这次我们打造的2D层就像训练有素的卫兵,"Rakštys生动地比喻,"即使在高温'烤验'下,它们依然坚守岗位,构筑起坚不可摧的异质结构。"

这项突破性进展在基础研究层面具有里程碑意义。此前学界普遍认为,这种稳定结构在无机钙钛矿中如同"镜花水月"难以实现。如今这一技术瓶颈的突破,为材料化学打开了新世界的大门,也为太阳能技术的发展提供了更多可能。

经测试,采用新技术的太阳能电池效率突破21%的行业高峰。更难得的是,当研究团队将电池面积放大300倍制成微型模块时,效率仍保持在接近20%的高水平。在85℃高温和持续光照的"魔鬼测试"中,这些电池展现出惊人的950小时超长耐久性。"虽然实际使用中很少达到如此极端条件,"Rakštys解释道,"但这就像给电池做了次'压力体检',证明其稳定性已与商用硅电池并驾齐驱。"

永霖光电-UVSIS-UVLED紫外线应用专家-独家发布