物理学家解决了下一代太阳能电池的耐久性问题

的物理学家跨越了阻碍用卤化物钙钛矿制成的太阳能电池商业化的主要障碍，作为太阳能发电时硅的低成本、高效率替代品。

托莱多大学与华盛顿大学、多伦多大学、西北大学和瑞士联邦材料科学与技术实验室合作领导的清洁能源研究发表在《科学》杂志上，解决了钙钛矿太阳能电池的耐久性问题，使该技术更接近于在消费市场为太阳能电池板供电。

“钙钛矿太阳能电池提供了一条降低太阳能发电成本的途径，因为它们具有高功率转换效率和低制造成本，”UToledo 杰出大学物理学教授、UToledo Wright 光伏创新和研究中心成员 Yanfa Yan 博士说。商业化。“但是，我们需要加强新兴太阳能电池技术在户外运行期间的耐用性。”

该技术需要在各种天气和温度下在户外生存数十年，而不会腐蚀或损坏。

“这一挑战不再是发挥钙钛矿太阳能电池潜力的障碍，”严说。“我们的突破性工作提高了设备​​稳定性，并提出了经过十年研发后取得成功的方法。”

该团队发现了增强附着力和机械韧性的成分。

研究人员通过实验证明，用 1,3-双(二苯基膦)丙烷 (DPPP)(一种二膦路易斯碱分子)处理的钙钛矿太阳能电池在模拟阳光照射下连续运行超过 3,500 小时后仍保持高功率转换效率并表现出卓越的耐久性，或超过 145 天。

他们使用了所谓的一次太阳照明，相当于室外的阳光。

“具有两个供电子原子的含膦路易斯碱分子 与钙钛矿表面具有很强的结合力，”严说。“当我们用 DPPP 处理钙钛矿太阳能电池时，我们看到了对钙钛矿薄膜质量和设备性能的强大有益影响。”

“DPPP 也是一种成本低、易于获得的商业化产品，这使其适合钙钛矿太阳能电池的商业化，” UToledo Yan 实验室的研究助理教授、新研究的作者之一宋兆宁博士说。纸。

研究人员表示，推动技术向前发展的下一步是利用他们的发现使钙钛矿面板稳定。

该研究的第一作者、UToledo 校友李崇文博士曾与 Yan 一起作为研究生工作。李获得了博士学位。2020 年获得 UToledo 物理学博士学位。他是多伦多大学的博士后研究员。

“继续开发钙钛矿太阳能电池稳定性的潜力是世界经济持续脱碳的关键优先事项，”李说。“在成功展示 DPPP 提高钙钛矿太阳能电池的稳定性后，我们正在进一步将其应用于大面积钙钛矿太阳能电池板，并将原型设备推向商业化。”

30 多年来，UToledo 一直是太阳能研发领域的开拓者。

十年前，Yan 在 UToledo 的团队确定了钙钛矿的理想特性，钙钛矿是一种通过化学形成的具有特殊晶体结构的复合材料，并开始集中精力将两种不同的太阳能电池组合在一起，以增加通过使用产生的总电能太阳光谱的两个不同部分。

11 月，来自 UToledo、多伦多大学和西北大学的一组科学家合作制造了一种具有创纪录电压的全钙钛矿串联太阳能电池。该研究发表在《自然》杂志上。

“俄亥俄州西北部是太阳能技术的全球领导者，托莱多大学在突破后一直处于突破的前沿。能源部与我们大学的世界级研究专业人员之间的投资和合作继续带来红利，因为工作的男性和女性从不断增长的太阳能行业中受益，”众议院高级议员、国会女议员 Marcy Kaptur (OH-09) 说能源和水开发拨款小组委员会。“作为能源和水资源开发的主要成员，我将继续倡导明智的投资，以推动的能源独立。”

莱特 光伏创新和商业化中心 于 2007 年在 UToledo 创建，以支持太阳能研究和制造，俄亥俄州发展部提供 1860 万美元的支持，以及联邦机构、大学和工业合作伙伴提供的 3000 万美元的配套捐款。