UNIST开发有机阳离子特异性组合薄膜调控技术…耐久性与效率双提升
Seok Sangil教授团队改善分子相互组合中间层热稳定性
刷新世界最高效率纪录·性能一年如初…发表于《Joule》
与商用硅太阳能电池不同，钙钛矿太阳能电池薄而轻，可应用于建筑外墙或车辆车顶等具有曲面的部位，并且可以通过溶液工艺在室温下轻松制备，因此制造成本也较低。
要实现商业化，关键在于开发能够长期保持高效率的技术，而韩国国内研究团队已经开发出了相关技术。
UNIST能源化学工程系特聘教授 Seok Sangil 与研究员 Kim Jongbeom、Park Jaewang 一起，于27日表示，他们通过在钙钛矿太阳能电池薄膜表面形成利用阳离子特异性的中间层，成功同时实现了高效率和高耐久性。
研究团队。（自左起）研究员 Shin Nahye、第一作者 Kim Jongbeom 研究员、第一作者 Park Jaewang 研究员、研究员 Kim Jaehee、研究员 Kim Junseok。UNIST 提供
View original image钙钛矿太阳能电池是利用名为钙钛矿的物质作为光吸收材料的电池。光吸收材料在接受光照后产生的电荷粒子被传递到电极，从而产生电能。抑制这一光吸收材料中的缺陷，是将电荷粒子有效传输至电极、提高电池效率的必要条件。
为了解决这一问题，此前的研究多采用单一有机阳离子，但存在单一有机阳离子脱离导致薄膜结构崩塌，以及能级不匹配等问题。所谓能级，是电荷移动的“台阶”式路径，如果层与层之间的能级错位，就会发生电荷损失，导致电池效率下降。
研究团队同时使用两种有机阳离子，设计出了热学上稳定的中间层。通过对电子吸引力不同的两种物质之间的分子相互作用，使界面结构得到稳定，并自然诱导出有利于空穴传输的能级结构。钙钛矿薄膜内部的缺陷浓度也随之降低，由缺陷引起的电荷损失大幅改善。
采用这一中间层技术的钙钛矿太阳能电池，在将太阳光转换为电能方面的效率达到26.3%，接近商用硅电池的最高效率，并且在2023年也被美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）认证为当时世界最高效率（25.82%）。此外，将电池在室温下保存9000小时后，其性能仍能保持在接近100%的水平，表现出极高的储存稳定性。
研究员 Kim Jongbeom 表示：“此次技术仅通过简单的溶液工艺就能形成稳定的界面层，这对于同时提升钙钛矿太阳能电池的耐久性和制造效率具有重要意义”，“利用有机铵阳离子组合的新方法潜力无穷”。
研究团队补充称，基于本次研究，他们以研制同时满足28%以上超高效率和高耐久性的钙钛矿太阳能电池为目标，并计划持续推进钙钛矿太阳能电池商业化相关研究。
本次研究成果已于本月17日在线发表于《Cell》旗下重要姊妹刊物《Joule》。
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