新型分子材料助力钙钛矿电池性能提升

浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室杨德仁院士团队研究员薛晶晶与西湖大学工学院研究员王睿合作，成功研发出一种名为“Py3”的新型分子材料，可有效提升钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然》上。

随着全球对绿色能源需求的增长，太阳能光伏技术正迅速发展，其中，钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本而备受关注，被认为是“最有前景的下一代光伏技术”。

科研人员表示，如果将钙钛矿电池比作一个三明治，中间一层是发电的核心——钙钛矿材料，用来吸光。夹着钙钛矿材料的上下两层“生菜”分别是空穴传输层和电子传输层，负责将光生空穴和电子有效地传输到电极，也就是三明治的“面包层”。与硅太阳能电池材料相比，钙钛矿电池不仅原材料来源丰富、吸光能力强、生产工艺简单、低成本，还更轻薄、高效。

“钙钛矿电池薄膜一般厚度在几百纳米左右，可实现和硅电池片差不多的吸光能力，这让其在许多轻量化的场景中都能得到应用。”项目负责人薛晶晶介绍，“钙钛矿电池可以用作室内光伏发电、建筑光伏一体化，在消费电子领域也有很多的应用场景。”

然而，稳定性问题一直是制约钙钛矿电池技术广泛应用的瓶颈。“传统的应用于空穴传输层的材料，并不能同时具备高效的电学传输性能与稳定性，容易在光照和高温下失效。Py3新型分子材料能够在不牺牲甚至提升电池器件效率的前提下，显著提升电池的稳定性。”薛晶晶说。

研究结果表明，目前在实验室测量的钙钛矿电池的使用寿命大约在几百小时左右，但运用Py3制成的钙钛矿电池在老化测试中的运行寿命均超过10000小时。此外，Py3的制备成本也比现在常用的材料有显著下降，经粗略估算，和传统材料相比降低了30倍左右。（记者陆健 通讯员钱颖可）