我国科学家给钙钛矿太阳能电池解决了大问题

在全球能源绿色转型的浪潮中,太阳能光伏技术是块压舱石,而我国科学家给钙钛矿太阳能电池解决了大问题。面对钙钛矿容易坏的这个世界性难题,西安交通大学的梁超教授和厦门大学的张金宝教授带领团队动了脑筋,没走传统的老路。他们针对制备过程中不可或缺却又矛盾重重的“热退火”环节下了功夫。传统做法是要退火才能让晶体长得好,但这会产生很多表面缺陷,尤其是“碘空位”缺陷最容易导致材料性能变差。团队没回避高温带来的问题,而是想出了“固态分子压印退火”的办法。 这个办法的关键在于,在热退火时给薄膜表面压上一层特殊设计的吡啶基有机分子模板。这种模板能像给铅离子穿上“防护衣”一样,跟它形成坚固的结构。它在退火过程中一直稳稳地保护着晶体,不让碘空位缺陷跑出来捣乱。这种“疏堵结合”的策略把以前“提升结晶度”和“恶化稳定性”这对矛盾给统一了。 实验数据很漂亮:用这种MPA技术做出的薄膜既有高质量的结晶又没有多少缺陷,电荷传输效率明显提高了。基于这项技术做的小电池效率达到26.5%,1平方厘米的大电池效率也有24.9%。更让人惊喜的是,当器件面积扩大到16平方厘米时,效率还能保持在23.0%。这说明这个技术以后做大的时候没问题。 最关键的是稳定性大幅提升。在85度高温、60%湿度的恶劣环境里连续跑1600小时后,电池还能保持98%以上的效率。就算在正常环境下存放5000小时也几乎没掉链子。这些数据都达到了国际最高标准,说明钙钛矿终于变得耐用了。 这项研究不仅提供了具体的技术路径,还给材料的调控提供了新的思路。它标志着我国在这个领域走到了世界前头。这次突破让产业界更有信心把这种电池推向市场了。它可能会跟硅基电池结合成叠层电池,也可能自己独立应用。 不管怎么说,科技创新是第一动力。我国科研团队这次在核心技术上的突破再次证明了自主创新的厉害。它为我国和全球建设清洁能源体系、实现“双碳”目标提供了更强大、更便宜、更灵活的技术支撑。