钙钛矿太阳能电池突破：如何兼顾高效转化与长期稳定性

来源：科技日报

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科技日报记者 刘霞

钙钛矿太阳能电池长期面临一个两难困境：提升效率往往牺牲寿命，延长寿命又常拉低效率。在一项最新研究中，韩国科学技术院科学家另辟蹊径，用一种改良的“2D钝化层设计”，精准调控钙钛矿电池表面钝化层的微观结构，同时实现了超25%的转换效率与出色的长期稳定性。相关成果发表于最新一期《焦耳》杂志。

在全球应对气候危机、加速能源转型的背景下，让太阳能电池既高效又耐用，成为关键课题。

钙钛矿太阳能电池被视为下一代高效光伏技术，效率提升迅猛，但致命短板在于耐用性——高温、高湿、强光之下，性能易衰退，其商业化之路因此受阻。

此前，科学家常用“3D/2D结构”策略，即在三维钙钛矿层上覆盖一层二维层，以修补表面缺陷、增强稳定性。但二维层结构不牢，容易变形，性能随之滑坡。

在最新研究中，韩国团队利用更稳固的“DJ型2D钙钛矿”作为钝化层，并通过调节热处理条件，实现了对层内钙钛矿堆叠层数与堆叠方式的精确控制。好比砌砖时，通过控制固化温度与时间，让“黏合剂”更紧实、更有序。结果，电荷传输更顺畅，光电转换效率跃升，钝化层结构也愈发坚韧，耐用性大幅增强。

应用该设计策略的钙钛矿太阳能电池，光电转换效率高达25.56%（认证效率25.59%），并在85℃、85%相对湿度及持续光照条件下仍保持优异表现，展现出卓越的长期稳定性。

团队还将该技术拓展到大面积组件，验证了其良好的一致性。这项成果说明，通过表面钝化层的结构设计，钙钛矿太阳能电池可以兼顾效率与寿命。即便工艺流程有所波动，该技术仍能保持稳定，为大规模制造铺平了道路。