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微小添加剂使无铅钙钛矿太阳能电池的使用寿命更长
科学家们找到了一种方法，通过在制造过程中添加特殊选择的分子，使锡基钙钛矿太阳能电池更高效、更持久。金属卤化物钙钛矿太阳能电池被认为是传统硅太阳能电池板的有前途的替代品。它们重量轻、灵活且生产成本相对较低。它们的形状也可以调整以供使用[…]后微小添加剂使无铅钙钛矿太阳能电池寿命更长首先出现在Knowridge Science Report上。
来源:Knowridge科学报告科学家们找到了一种方法，通过在制造过程中添加特殊选择的分子，使锡基钙钛矿太阳能电池更高效、更持久。
金属卤化物钙钛矿太阳能电池被认为是传统硅太阳能电池板的有前途的替代品。
它们重量轻、灵活且生产成本相对较低。它们的形状也可以调整，以用于可能不适合大型刚性硅面板的表面。
然而，目前最高效的钙钛矿太阳能电池含有铅，引起了人们对毒性的担忧并限制了其广泛的商业用途。
因此，研究人员一直在研究锡作为更安全的替代品。不幸的是，锡基钙钛矿太阳能电池往往会很快失去性能，因为锡很容易与氧气发生反应。
材料缺陷和带电粒子的运动也会缩短设备的使用寿命。
来自上智大学和日本国立材料科学研究所的研究小组现已开发出一种可能的解决方案。
科学家们将一种名为 2-氨基苯并噻唑 (2-ABZ) 的分子添加到层状锡钙钛矿中。他们的研究结果发表在《Solar RRL》杂志上。
与仅解决一个问题的添加剂不同，2-ABZ 似乎可以通过多种不同方式改进太阳能电池。
它有助于控制钙钛矿晶体的形成方式，减少可能捕获电荷的缺陷，并限制碘离子在材料中不必要的移动。
该添加剂还可以防止某些锡从其有用的化学形式（称为 Sn2⁺）转变为氧化形式（称为 Sn⁴⁺）。这种氧化是锡基钙钛矿电池降解如此迅速的主要原因之一。
上智大学竹冈佑子教授解释说，2-ABZ聚集在太阳能电池内部的重要边界处。在那里，它创造了许多紧密排列的位点，晶体可以在其中开始生长。这有助于形成更光滑、更高质量和更稳定的钙钛矿薄膜，同时减少层底部附近的隐藏缺陷。
这些变化显着提高了性能。含有 2-ABZ 的太阳能电池的能量转换效率为 9.07%，而未经处理的器件的能量转换效率为 6.60%。改进后的电池还产生了更好的电压和电流，显示出更一致的结果，并且经历了更少的滞后现象，其中性能的变化取决于设备的测量方式。
最显着的好处出现在稳定性测试中。含有 2-ABZ 且无保护包装储存的太阳能电池在 100 天后仍保留了 84.94% 的原始效率。未经处理的细胞仅保留 48.95%。
在连续模拟阳光下，经过处理的设备在 10 小时后仍保持其初始性能的近 89%。相比之下，未经处理的细胞在第一个小时内就开始迅速降解。
尽管锡钙钛矿电池在商业上与领先的太阳能技术竞争之前还需要进一步的改进，但该研究表明，一个精心设计的分子如何能够同时解决多个弱点。
该方法可以支持开发更安全、更耐用和环保的太阳能电池，用于建筑物、便携式电子产品和其他不适合传统电池板的表面。