英国萨里大学的研究团队通过解决隐藏的退化路径，将钙钛矿太阳能电池的效率提高到超过23%，并将寿命延长66%，推动了清洁、可持续能源技术的发展。由萨里大学领导的国际团队，与伦敦帝国理工学院合作，开发了一种策略，增强了基于钙钛矿的太阳能电池的性能和稳定性，解决了之前未被发现的退化路径。
在《能源与环境科学》杂志上发表的新研究中，萨里大学的先进技术研究所（ATI）详细说明了他们如何与合作者一起，生产出铅锡钙钛矿太阳能电池，其功率转换效率（PCE）达到23%以上——这是使用这种材料所取得的最佳结果之一，重要的是，这种设计策略将这些设备的寿命提高了66%。PCE指的是电池能将多少阳光转换为可用电力。
虽然今天的许多屋顶上都安装了硅太阳能板，但钙钛矿/硅太阳能板正在市场上出现，预计全“全钙钛矿”板将具有更高的效率，成为技术的下一个大步骤。
然而，要使这项技术商业化，科学家需要解决提高稳定性和效率的挑战，特别是围绕本设计中使用的铅锡钙钛矿电池。萨里大学发起的这项合作研究确定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，帮助科学界推进这项技术。
萨里大学先进技术研究所的博士生、该研究的主要作者Hashini Perera说：“我们从这项工作中发展的理解使我们能够确定一种策略，提高这些设备在暴露于环境条件时的效率，并延长它们的运行寿命。这一进步是向高效率、持久的太阳能板迈出的重要一步，这将使更多人能够获得负担得起的清洁能源，同时减少对化石燃料和全球碳排放的依赖。”
为了实现这些改进，研究团队专注于理解由空穴传输层引起的效率和稳定性损失，这在太阳能电池性能中起着重要作用。他们引入了一种碘还原剂，以抑制随时间导致电池退化的化学反应。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，使它们更适合长期使用。
萨里大学先进技术研究所的Dr Imalka Jayawardena说：“通过显著提高我们基于钙钛矿的太阳能电池的效率，我们正接近生产更便宜、更可持续的太阳能板。我们已经在改进这些材料、工艺和设备架构，以解决剩余的挑战。”
萨里大学先进技术研究所的所长Ravi Silva教授说：“这项研究使我们更接近于不仅在其使用寿命内产生更多电力，而且更持久的面板。更高的效率和更少的更换意味着更多的绿色能源和更少的废物。萨里大学正在建设一个12.5兆瓦的太阳能农场，我们可以在那里测试一些模块。我们相信，我们创新的钙钛矿研究将加速基于钙钛矿的太阳能板的广泛商业采用。”
参考资料：DOI： 10.1039/D4EE03001J