钙钛矿太阳能电池重大突破！性能退化问题得到解决

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近年来，钙钛矿材料正迅速成为太阳能领域的一种热门候选材料。不过它的主要缺点之一，就是容易在阳光直射下, 其性能会随着时间的流逝而退化。

 好消息是，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一支研究团队，刚刚介绍了一种可用于钙钛矿光伏面板的新涂层，特点是能够提升其在阳光下的稳定性。

这个团队是由来自美国、中国和韩国的科学家组成。它们在最新一期《自然》杂志撰文指出，他们对钙钛矿太阳能电池的表面进行了简单的处理，解决了退化问题，扫清了薄膜太阳能电池技术应用道路上的最大障碍。

长期以来，硅基材料一直在太阳能电池领域占据相当高的地位，鲜有材料能够与之在效率、耐用性、成本等方面相媲美。

不过近年，随着金属卤化物研究的崛起，钙钛矿正迅速成长为一个它的一个有力竞争对手 —— 除了效率接近于硅基材料，它还更加轻便、灵活、以及低成本。

钙钛矿是一组与矿物质钙钛氧化物拥有相同原子排列（晶体结构）的材料，“家族成员”之一金属卤化物钙钛矿因在高效节能薄膜太阳能电池领域极具应用潜力而备受关注。

然而钙钛矿材料的一大问题，就是容易在阳光直射下被分解，因而效率也会随着时间的推移而降低。

此前有研究人员尝试添加大分子、旧颜料、由毛发制成的碳纳米点、二维添加剂、辣椒化合物、甚至运用了量子点技术，来试图挽救钙钛矿太阳能电池的耐久性问题。

庆幸的是，UCLA 团队已经找到了钙钛矿材料发生分解的幕后机制。这一现象竟然源于旨在修复缺陷、并提高其效率的表面处理工艺。

最新研究负责人、美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授杨阳解释称，针对太阳能电池缺陷，科学家们目前常见的处理方法是在其表面沉积一层有机离子，使表面带负电。虽然这种处理方法旨在提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率，但它也使得电池表面堆积了太多电子。而这会破坏原子有序排列的稳定性，随着时间的推移，钙钛矿太阳能电池的效率会越来越低，最终使其无法商业化。

鉴于这一发现，团队找到了解决电池性能退化的方法，让带正电的离子与表面带负电的离子配对，这使表面电子变得更中性且稳定。

这么做不仅有助于保持表面的中性和稳定，还不会对原始的缺陷预防处理工艺造成干扰。为检验新涂层工艺的效果，研究人员在全天候的强光环境下，对改进后的钙钛矿太阳能电池板展开了模拟加速老化测试。

团队测试了经过处理后的太阳能电池在能加速电池老化的条件下以及模拟阳光全天候照明情况下的耐久性。

结果表明，这些电池能在2000多个小时内保持最初光电转化效率的87%。相比之下，在同样条件下，经历相同时间后，未经处理的太阳能电池性能下降到原来的65%。

研究合著者 Shaun Tan 表示：“我们的钙钛矿太阳能电池是迄今为止报道的效率最稳定的电池之一，我们的最新研究为钙钛矿太阳能电池技术商业化和广泛采用奠定了基础，业界人士可以在此基础上进一步开发和完善这一技术，以设计出更稳定的钙钛矿太阳能电池。”

该研究得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室的支持。

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