一个研究团队通过解决隐藏的降解途径，提高了钙钛矿太阳能电池的效率（光电转换效率为23%）和使用寿命（延长66%），推动了经济实惠、可持续的能源解决方案的发展。

萨里大学与伦敦帝国理工学院合作，领导国际团队开发了一种策略，可以提高钙钛矿型太阳能电池的性能和稳定性，并解决了以前未发现的降解途径问题。

萨里大学高级技术研究所（ATI）在《能源与环境科学》上发表的一项新研究中详细说明了他们及其合作者如何制造出光电转换效率（PCE）超过23%的铅锡钙钛矿太阳能电池——这是使用这种材料取得的最好成果之一，重要的是，他们提出的设计策略将这种器件的寿命延长了66%。PCE是指电池将阳光转换为可用电能的量。

虽然如今许多屋顶上都装有硅太阳能电池板，但钙钛矿/硅太阳能电池板正在市场上崭露头角，预计全“钙钛矿”太阳能电池板将凭借更高的效率成为该技术的下一个重大进步。

解决钙钛矿太阳能电池中的挑战

然而，要使这项技术具有商业可行性，科学家们需要解决提高稳定性和效率的挑战，特别是针对该设计中使用的铅锡钙钛矿电池。这项由萨里大学发起的合作研究发现了之前隐藏的导致效率和稳定性损失的机制，并解决了这些挑战，有助于科学界推进这项技术。

萨里大学高级技术研究所的博士生兼本研究第一作者哈希尼·佩雷拉表示：“从这项工作中，我们开发出了新的理解，据此我们可以确定一种策略，以提高这些器件的效率并延长其在暴露于环境条件下的使用寿命。这项进步是向高效、持久太阳能电池板迈出的重要一步，将使更多人能够用上负担得起的清洁能源，同时减少对化石燃料的依赖和全球碳排放。”

为实现这些改进，研究团队致力于了解由空穴传输层引起的效率和稳定性损失，空穴传输层对太阳能电池的性能起着重要作用。他们引入了一种碘还原剂，以抑制导致电池随时间推移而降解的化学反应。这种方法不仅提高了铅锡太阳能电池的效率，还延长了它们的寿命，使它们更实用、更具成本效益，便于长期使用。

钙钛矿太阳能电池的未来前景

该研究的合著者、萨里大学高级技术研究所的伊马尔卡·贾亚瓦德纳博士表示：“通过大幅提高钙钛矿太阳能电池的效率，我们正朝着生产更便宜、更环保的太阳能电池板迈进。我们已经在致力于改进这些材料、工艺以及器件结构，以应对余下的挑战。

萨里大学先进技术研究所所长拉维·席尔瓦教授表示：“这项研究让我们距离制造出不仅使用寿命长、而且发电功率更高的太阳能电池板更进一步。效率更高、更换频率更低意味着绿色能源更多、浪费更少。萨里大学正在建造一座 12.5 兆瓦的太阳能发电厂，我们可以在那里测试其中一些模块。我们相信，我们对钙钛矿的创新性研究将加快钙钛矿太阳能电池板的广泛商业化应用。”

参考文献：Hashini Perera、Thomas Webb、Yuliang Xu、Jingwei Zhu、Yundong Zhou、Gustavo Trindade、Mateus Gallucci Masteghin、Steven P. Harvey、Sandra Jenatsch、Linjie Dai、Sanjayan Sathasivam、Tom Macdonald、Steven Hinder、Yunlong Zhao、Samuel D Stranks、Dewei Zhao、Wei Zhang、Imalka Jayawardena、Saif Ahmed Haque 和 S. Ravi P. Silva 于 2024 年 11 月 14 日在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上发表的“具有氰根管理的 23.2% 效率的窄带隙钙钛矿太阳能电池”。

这项研究有助于推动实现联合国可持续发展目标7（经济实惠且清洁的能源）、目标9（产业、创新和基础设施）以及目标13（气候行动）。