钙钛矿太阳能电池在过去十年发展迅速。但是和硅太阳能电池一样,钙钛矿太阳能电池的效率很大程度上取决于钙钛矿层的质量,这与它的结晶度有关。
遗憾的是,用于制造太阳能电池的钙钛矿溶液的老化过程使溶液不稳定,从而导致设备的效率和再现性较差。反应物和制备条件也是造成质量差的原因。
为了解决这些问题,中国科学院青岛生物能源与生物处理技术研究所(QIBEBT)的一个研究小组对钙钛矿溶液的老化过程提出了新的认识,并找到了避免副作用的方法。这项研究发表在3月17日的《化学》杂志上,题为“钙钛矿溶液老化:发生了什么?如何抑制?””。
该论文的通讯作者庞树平教授表示,尽管钙钛矿太阳能电池的研究已经进行了10年,但“对基础溶液化学的深入了解”并没有跟上其效率的迅速提高。
庞教授说:“通常情况下,我们需要高温和长时间才能完全溶解反应物,但一些副反应可能同时发生。”“幸运的是,我们找到了一种抑制它们的方法。”
庞教授说,获得一种高度稳定的钙钛矿溶液对商业化钙钛矿太阳能电池尤其重要,因为它将更容易制造出高稳定性的设备。
齐贝丁大学副教授、论文第一作者王晓表示,当碘化甲铵和碘化甲酰胺共存时,会发生侧缩合反应。它们代表了老化钙钛矿溶液中的主要副反应,尽管溶质和溶剂之间的其他副反应可以在非常高的温度下发生。
青岛科技大学研究生、本论文第一作者之一范颖萍研究了许多终止不良副反应的方法,但最终发现低沸点的硼酸三乙酯稳定剂非常有效。樊还指出,这是一种“清洁”的稳定剂,因为它可以在随后的热处理过程中完全从薄膜上除去。
有了这种新的稳定剂,钙钛矿太阳能电池的再现性有了很大的提高。“现在,在制造设备之前,我们不需要每次都提出新的解决方案,”来自QIBEBT的崔光磊教授说。他指出,这一发现对钙钛矿模块的制造“非常重要”。