提高钙钛矿太阳能电池的运行稳定性

杂化钙钛矿是由散布有有机阳离子的金属卤化物骨架制成的材料。钙钛矿太阳能电池 (PSC) 因其集光能力和低制造成本而在太阳能领域引起了广泛关注，这使得钙钛矿太阳能电池 (PSC) 成为替代当前硅基设备的主要候选者。钙钛矿在包括 LED 灯、激光器和光电探测器在内的一系列应用中也显示出巨大的潜力。

钙钛矿太阳能电池商业化的障碍之一是它们的操作稳定性，与市场上已有的光伏技术相比，这使它们处于劣势。这对于混合卤化物钙钛矿来说尤其是一个问题，它们是串联太阳能电池和发射可调 LED 的理想材料，因为它们结合了高成分灵活性和光电性能。

混合卤化物钙钛矿还具有宽带隙，这种特性会影响光伏材料发电所需的能量。但在大多数混合卤化物钙钛矿中，光会导致一种称为“卤化物相分离”的现象，其中成分“分离”到不同卤化物含量的区域。这种分离会在太阳能电池的使用寿命期间导致严重的效率问题。因此，解决这个问题对于钙钛矿技术的成功至关重要，特别是对于具有所谓串联配置的太阳能电池，其中混合卤化物、宽带隙钙钛矿通常与第二个低带隙钙钛矿或硅电池结合使用。

EPFL 基础科学学院的一组研究人员现已开发出一种方法，可以提高基于纯碘化物和混合卤化物钙钛矿的太阳能电池的功率转换效率和稳定性，同时还能抑制后者中的卤化物相分离。该研究由 EPFL 的 Michael Grätzel 教授和 Ursula Rothlisberger 教授小组进行，由 Essa A. Alharbi 博士和 Lukas Pfeifer 博士领导。

该方法用两种烷基卤化铵调制剂处理 PSC，这两种调制剂协同工作以提高太阳能电池性能。调节剂用作钝化剂，用于减轻钙钛矿缺陷的化合物，否则会促进上述降解途径。

在这项研究中，研究人员能够使用这两种调制器来阻止卤化物偏析，从而大大减少长期使用 PSC 时出现的功率转换效率下降。

新方法导致一种钙钛矿成分 (α-FAPbI 3 )的功率转换效率为 24.9%，另一种(FA 65 MA 35 Pb(I 65 Br 35 ) 3 ) 的功率转换效率为 21.2%。在连续运行 1200 小时和 250 小时后，分别保留了大约 90% 和 80% 的初始效率。作者写道：“通过解决稳定性的关键问题，我们的结果代表了 PSC 大规模实际应用的重要一步。”