新型器件结构大幅提升钙钛矿太阳能电池效率

新型器件结构大幅提升钙钛矿太阳能电池效率

近日，香港城市大学（以下简称港城大）成功研发出新型器件结构，可大幅提升钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率，并简化生产工序、降低成本。相关研究发表于《科学》。

用于促进钙钛矿太阳能电池工业生产的简化结构。港城大供图

“这项技术使生产钙钛矿太阳能电池的过程变得更容易且成本更低，同时延长了电池的使用寿命，进一步推动太阳能技术发展。”港城大化学系教授朱宗龙说。

钙钛矿可以将阳光高效转化为电能，并在多个领域展现出巨大应用潜力。为研发出一种更长寿、转化效率更高的新型太阳能电池，研究团队开发出两项新技术。一是将电池结构原有的空穴选择层与钙钛矿层合二为一，精简了生产程序；二是电子传输层改用耐热性极佳的无机物质二氧化锡，代替了传统的富勒烯及浴铜灵等有机物质，大大提升器件运作的稳定性。

在港城大从事博士后研究工作的高丹鹏表示，研究提出的器件结构是当前钙钛矿太阳能电池中最简单的设计，对推动这类电池的产业化有极大优势。团队提出的创新技术无需惯用的有机物质传输层，不仅能有效降低生产过程的物料成本，还可大幅简化生产步骤。

研究显示，团队在改善二氧化锡层的氧空位缺陷后，器件的能源转化效率已超25%。同时，器件在严格测试状态下连续运作2000小时仍能维持超95%的效率。这一表现超越了传统钙钛矿太阳能电池，并符合业界所定的关于器件寿命的多个基准。

“我们研发的技术有可能在5年内应用于太阳能发电系统。”朱宗龙表示，这项关于太阳能电池的研究将对全球能源市场造成深远影响，并有助于加快市场向可再生能源转型。下一步，团队将专注于研究如何将这种创新结构应用于更大的钙钛矿太阳能模组，进一步提升相关技术的效率和可扩展性。