钙钛矿太阳能电池达到创纪录的长期稳定性

钙钛矿太阳能电池(PSCs)能够以低制造成本提供高的光转换效率。但是为了商业上的可行性，钙钛矿薄膜也必须是耐用的，并且在阳光下不会随着时间的推移而降解。EPFL的科学家们现在已经极大地提高了PSCs的稳定性，在60℃的全日光照射下，在1000小时以上的时间里，他们保持了95%以上20%的初始效率。这项突破标志着钙钛矿太阳能电池的最高稳定性，发表在《科学》杂志上。

传统的硅太阳能电池已经达到成熟的阶段，效率稳定在25%左右，高成本的制造、重量和刚性的问题在很大程度上仍然没有解决。相反，一种相对较新的基于钙钛矿太阳能电池的光伏技术已经达到了超过22%的效率。

鉴于钙钛矿材料广泛的化学用途和低成本的加工性能，PSCs有望通过提供廉价、轻量和高效的太阳能电池来引领光伏技术的未来。但是到目前为止，只有非常昂贵的原型有机空穴传输材料(HTMs，选择性地在太阳能电池中传输正电荷)能够实现超过20%的能量转换效率。这些空穴输送材料由于其本身的性质，对PSC的长期稳定运行产生了不利的影响。

因此，研究能产生同样高效率的廉价且稳定的空穴输送器是大规模部署钙钛矿太阳能电池的巨大需求。在各种无机质谱中，硫氰酸亚铜(CuSCN)是一种稳定、高效、廉价的候选物质(常用的spiio - ometad为每克500美元)。但是以前曾试图使用CuSCN作为钙钛矿洞运输车太阳能电池只能产生适度稳定的效率和设备稳定性差,由于问题上沉积一层优质CuSCN钙钛矿的电影,如井的化学不稳定性CuSCN层当集成到一个钙钛矿的太阳能电池。

一个稳定的解决方案

现在，EPFL的Michael Gratzel实验室的研究人员在一个由博士后Neha Arora和M. Ibrahim Dar领导的项目中引入了两个新概念，克服了基于cusc的钙钛电池的主要缺点。首先，他们开发了一种简单的基于动态解决方案的方法来沉积高度共形的60纳米厚的CuSCN层，这使得制造钙钛矿太阳能电池的稳定功率转换效率超过20%。这与性能最好的、最先进的、基于螺杆金属的钙钛矿太阳能电池的效率相当。

其次，科学家们在CuSCN和金层之间引入了一层薄的氧化石墨烯间隔层。这一创新使得钙钛矿太阳能电池获得了极佳的运行稳定性，在60°C的全日照条件下，在1000小时的最大功率点运行时，保持了95%以上的初始效率。这甚至超过了以有机htm为基础的钙钛矿太阳能电池的稳定性。

研究人员还发现，钙钛矿设备的不稳定性源于太阳能电池运行过程中CuSCN/gold触点的降解。

Michael Gratzel说:“这是钙钛矿太阳能电池研究的重大突破，将为这种非常有前途的新型光伏技术的大规模商业应用铺平道路。”“这将有利于该领域的许多科学家，他们一直在努力寻找一种材料，可以取代目前使用的、昂贵得令人望而却步的有机空穴运输器，”M. Ibrahim Dar补充说。