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鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池由于其低成本溶劑加工、制備工藝簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢(shì)，已成為新型光伏領(lǐng)域最強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。但是，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化依然面臨著濕、熱、光等穩(wěn)定性問(wèn)題。23日，記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，在中國(guó)科學(xué)院黃維院士的帶領(lǐng)下，該校科研團(tuán)隊(duì)使用多種原位表征技術(shù)，解析了鈣鈦礦薄膜在旋涂和退火過(guò)程中的中間相、成核和結(jié)晶過(guò)程，成功設(shè)計(jì)合成了一種多功能氟取代分子作為添加劑，可誘導(dǎo)鈣鈦礦薄膜形成更加有序的結(jié)晶，從而讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池更高效、更穩(wěn)定。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然·通訊》。

多種原位表征技術(shù)監(jiān)測(cè)鈣鈦礦薄膜在旋涂和退火過(guò)程中的中間相、成核和結(jié)晶過(guò)程。科研團(tuán)隊(duì)供圖

論文作者之一王芳芳副教授介紹，鈣鈦礦材料是太陽(yáng)能電池的吸光層，薄膜保持黑色才能保持光活性，才可以吸光發(fā)電，如果降解成黃色的碘化鉛，電池就不能工作了。鈣鈦礦薄膜是由鈣鈦礦晶體構(gòu)成的，鈣鈦礦薄膜中晶體排列越有序，缺陷就越少，被水或濕氣攻擊的位點(diǎn)就越少。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種多功能氟取代分子作為添加劑，該添加劑可以抑制多中間相的生成，促進(jìn)定向結(jié)晶，誘導(dǎo)鈣鈦礦薄膜形成更加有序的結(jié)晶。“這種新型添加劑材料，制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了高達(dá)24.10%的效率，并表現(xiàn)出了優(yōu)異的器件穩(wěn)定性，連續(xù)光照1000小時(shí)或在約50%濕度的空氣環(huán)境中加速老化2000小時(shí)后，仍保持了其初始效率值的95%以上。”論文第一作者、碩士生李慕白介紹，加了添加劑的鈣鈦礦薄膜，不僅能抗擊住空氣中的少量水分，甚至直接放到水中浸泡5分鐘以上仍不分解，而參比薄膜在1秒鐘之內(nèi)就分解掉了。這種新型材料極大地提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能電池 結(jié)晶過(guò)程 極大地提高了 加速老化 定向結(jié)晶