近日，加州大學(xué)洛杉磯分校楊陽(yáng)課題組與西湖大學(xué)工學(xué)院王睿課題組以及成均館大學(xué)Jin-Wook Lee課題組合作，就傳統(tǒng)的表面處理策略所導(dǎo)致的能級(jí)不匹配問(wèn)題進(jìn)行了深入探索，并設(shè)計(jì)了全新的表面處理策略，該方案實(shí)現(xiàn)了具有高光電轉(zhuǎn)換效率，是一種長(zhǎng)期穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。在經(jīng)過(guò)2000小時(shí)全天候加速光照測(cè)試后，鈣鈦礦電池仍然保持著超過(guò)87%的原始光電轉(zhuǎn)換效率，展現(xiàn)出其在未來(lái)光伏領(lǐng)域中的巨大潛力。3月15日，該研究成果發(fā)表在Nature上，西湖大學(xué)工學(xué)院特聘研究員王睿為論文的共同通訊作者。

基于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料是近年來(lái)興起的新型太陽(yáng)能電池材料，其晶體結(jié)構(gòu)為ABX3，與傳統(tǒng)的鈦酸鈣(CaTiO3)結(jié)構(gòu)類(lèi)似，其中A位通常為一價(jià)有機(jī)或無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，B位為二價(jià)金屬陽(yáng)離子，X位為鹵素陰離子。目前鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從初始的3.8%提升到了目前25.7%的記錄轉(zhuǎn)換效率，已逼近硅太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率(26.7%)。然而其較差的工作穩(wěn)定性，依舊是制約其商業(yè)化的主要問(wèn)題。

基于此，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)意義上有效且簡(jiǎn)單的鈣鈦礦電池效率提升的策略-表面處理進(jìn)行深入探索，發(fā)現(xiàn)盡管表面處理材料中的有機(jī)陽(yáng)離子可以實(shí)現(xiàn)有效的表面缺陷鈍化，但被忽視的鹵素陰離子會(huì)導(dǎo)致表面電勢(shì)的改變，從而對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性存在不利影響?？蒲腥藛T通過(guò)引入了有機(jī)陰離子替換鹵素陰離子，減少了表面電勢(shì)的偏移，在實(shí)現(xiàn)了超過(guò)24.4%的光電轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，保持了超過(guò)2000小時(shí)的長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性。(作者：張晴丹)

關(guān)鍵詞： 高光電轉(zhuǎn)換效率 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 光電轉(zhuǎn)換效率 鈣鈦礦電池