中国科学院宁波材料所提升钙钛矿太阳能电池稳定性

中国科学院宁波材料技术与工程研究所于12月发布了一篇重要博文，宣布在钙钛矿太阳能电池领域取得了突破性进展。通过抑制碘离子迁移，该所的研究团队显著提升了钙钛矿太阳能电池的稳定性，并实现了超过26%的光电转换效率。这一成果在高温高湿环境下也展现出了优异的耐久性。

钙钛矿太阳能电池（PSCs）以其高效率和低成本的优势，在光伏领域迅速崛起，成为备受关注的研究热点。然而，稳定性一直是制约其商业化应用的关键因素。碘离子（I⁻）的迁移是导致钙钛矿太阳能电池不稳定的主要原因。在光照和热作用下，I⁻会迁移并转化为I₂，导致电池性能下降。

针对这一问题，宁波材料所葛子义研究员和刘畅研究员团队展开深入研究，找到了一种有效抑制I⁻迁移的方法。团队在钙钛矿前驱体溶液中引入了一种名为BT2F-2B的化合物。该化合物具有特殊结构，能与I⁻产生强配位作用，有效抑制了I⁻的迁移和转化，减少了碘空位缺陷。


(a) 钙钛矿吸附 BT2F-2B 后的电子密度分布；(b) 反式钙钛矿太阳能电池器件效率；(c) ISOS-L-1 和 (d) ISOS-L-3 协议的钙钛矿太阳能电池的运行稳定性

采用这一方法制备的反式单结钙钛矿太阳能电池，光电转换效率（PCE）超过了26%。在85℃高温和50%相对湿度条件下，经过1000小时的老化测试后，电池仍能保持85%的初始效率。这一成果不仅表明了材料和结构设计的成功，也为钙钛矿太阳能电池的工程应用奠定了坚实基础。

此外，当将BT2F-2B应用于宽带隙（1.77 eV）钙钛矿系统时，全钙钛矿串联太阳能电池的光电转换效率更是达到了27.8%。这一结果进一步证实了所提出策略的普遍适用性，为未来的能源利用提供了更为广阔的可能性。

此次研究不仅取得了重要的科学成果，还得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。相关研究成果以“Universal Approach for Managing Iodine Migration in Inverted Single-Junction and Tandem Perovskite Solar Cells”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。

钙钛矿太阳能电池的高效率和低成本使其在光伏行业具有广阔的应用前景。然而，稳定性问题一直是制约其发展的关键因素。宁波材料所此次的突破性进展，为解决钙钛矿太阳能电池的稳定性问题提供了新的思路和方法，有望推动其在更广泛的市场中实现应用。