EPFL在钙钛矿太阳能电池稳定性方面取得进展
来源: 天津研究院 前沿材料 添加时间：2017-12-18 浏览次数: 328
2017年12月8日，在全光照测试条件下，将胍盐结合到钙钛矿太阳能电池中，使其效率在19％下稳定1000小时。该项研究由瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）进行，并发表在《Nature Energy》上。
随着硅太阳能电池的转换效率稳定在25％左右，钙钛矿太阳能电池成为了市场下一代光伏电池的理想选择。目前，钙钛矿太阳能电池的主要问题是稳定性不够。
▲与现有的MAPbI3相比，新型MA（1-x）GuaxPbI3钙钛矿材料在连续光照下的稳定性测试
钙钛矿领域面临的主要挑战不是效率高而是稳定。与硅电池不同，钙钛矿是柔软的结晶材料，并且随着时间的推移而分解导致容易出现问题。这使得在商业环境中，钙钛矿比传统硅电池价格更高。
对此，虽然科学家进行了大量的研究，但是迄今为止，还没有发现能够同时提高效率和稳定性的方法。现在，EPFL的研究团队联合科罗拉多大学研究发现，通过将大的有机阳离子胍盐（CH6N3+）引入甲基碘化铅钙钛矿，可以提高钙钛矿的稳定性，是目前最具前景的替代品之一。
研究表明，胍阳离子插入到钙钛矿的晶体结构中，增强了材料整体的热稳定性和环境稳定性，克服了本领域已知的“Goldschmidt容忍因子限制”。这是一个钙钛矿晶体的稳定性指标，描述了特定离子与其相容的程度。理想的Goldschmidt公差系数应小于或等于1，而胍仅有1.03。
研究发现，胍的添加显著改善了钙钛矿材料的稳定性，同时平均光电转换效率超过19％（19.2±0.4％），并且在持续光照下可稳定工作1000小时。经过科学家估计，这相当于1333天（或3.7年）的实际使用情况。
Mohammad Khaja Nazeeruddin教授说：“这是钙钛矿领域的一个基本步骤。这为钙钛矿设计提供了一个新的范例，因为在阳离子混合物之外，超出容忍因子极限的进一步探索可以占主导地位，同时通过增加无机框架内的氢键数量来保持3D结构的稳定性，这个问题现在我们很快就会解决。”
