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中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所于12月發(fā)布了一篇重要博文，宣布在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。通過抑制碘離子遷移，該所的研究團(tuán)隊(duì)顯著提升了鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)了超過26%的光電轉(zhuǎn)換效率。這一成果在高溫高濕環(huán)境下也展現(xiàn)出了優(yōu)異的耐久性。 鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）以其高效率和低成本的優(yōu)勢(shì)，在光伏領(lǐng)域迅速崛起，成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。然而，穩(wěn)定性一直是制約其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素。碘離子（I⁻）的遷移是導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池不穩(wěn)定的主要原因。在光照和熱作用下，I⁻會(huì)遷移并轉(zhuǎn)化為I₂，導(dǎo)致電池性能下降。 針對(duì)這一問題，寧波材料所葛子義研究員和劉暢研究員團(tuán)隊(duì)展開深入研究，找到了一種有效抑制I⁻遷移的方法。團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引入了一種名為BT2F-2B的化合物。該化合物具有特殊結(jié)構(gòu)，能與I⁻產(chǎn)生強(qiáng)配位作用，有效抑制了I⁻的遷移和轉(zhuǎn)化，減少了碘空位缺陷。 
(a) 鈣鈦礦吸附 BT2F-2B 后的電子密度分布；(b) 反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率；(c) ISOS-L-1 和 (d) ISOS-L-3 協(xié)議的鈣鈦礦太陽能電池的運(yùn)行穩(wěn)定性 采用這一方法制備的反式單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）超過了26%。在85℃高溫和50%相對(duì)濕度條件下，經(jīng)過1000小時(shí)的老化測試后，電池仍能保持85%的初始效率。這一成果不僅表明了材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成功，也為鈣鈦礦太陽能電池的工程應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 此外，當(dāng)將BT2F-2B應(yīng)用于寬帶隙（1.77 eV）鈣鈦礦系統(tǒng)時(shí)，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率更是達(dá)到了27.8%。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了所提出策略的普遍適用性，為未來的能源利用提供了更為廣闊的可能性。 此次研究不僅取得了重要的科學(xué)成果，還得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的支持。相關(guān)研究成果以“Universal Approach for Managing Iodine Migration in Inverted Single-Junction and Tandem Perovskite Solar Cells”為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。 鈣鈦礦太陽能電池的高效率和低成本使其在光伏行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，穩(wěn)定性問題一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。寧波材料所此次的突破性進(jìn)展，為解決鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性問題提供了新的思路和方法，有望推動(dòng)其在更廣泛的市場中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。 |
