新研究或大幅提高鈣鈦礦電池壽命

:在保證轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上極大地提高電池壽命，是鈣鈦礦太陽能電池研究者的目標(biāo)。日前，北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系周歡萍課題組和化學(xué)與分子工程學(xué)院嚴(yán)純?nèi)A院士課題組的合作成果“利用Eu3+/Eu2+氧化還原離子對提高鉛碘鈣鈦礦太陽能電池工作壽命”，在線發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》主刊。

器件壽命（即穩(wěn)定性）和光電轉(zhuǎn)換效率是決定太陽能電池最終發(fā)電成本的兩個(gè)關(guān)鍵因素。全球普遍使用的晶體硅太陽能電池，效率已接近理論上限，成本難再下降。因此，兼顧成本和效率優(yōu)勢的鈣鈦礦太陽能電池成為該領(lǐng)域最大研究熱門。

鈣鈦礦太陽能電池，采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化的金屬鹵化物作為吸光層，自2009年以來，因制備方式簡單、生產(chǎn)成本低廉和光電性能優(yōu)異而備受關(guān)注，光電轉(zhuǎn)換效率由3.8%迅速升至23.7%，成為當(dāng)前發(fā)展最快的光伏技術(shù)。然而，對于鈣鈦礦電池而言，其穩(wěn)定性是最難解決的問題，且目前我國對鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化急需解決的成本、工藝、壽命等方面關(guān)注較少。

該研究針對鈣鈦礦材料在光照及熱輻射作用下的不穩(wěn)定性問題，提出了一種全新的機(jī)制，即在鈣鈦礦活性層中引入Eu3+/Eu2+的氧化還原離子對。該離子對可同時(shí)消除Pb0和I0缺陷，并在器件使用壽命期內(nèi)循環(huán)發(fā)揮作用。基于此，電池初始效率得到提升，特別是其長期穩(wěn)定性顯著提升，解決了鉛鹵鈣鈦礦電池中限制其穩(wěn)定性的一個(gè)重要本質(zhì)性問題，將有力推進(jìn)實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化生產(chǎn)。

據(jù)介紹，該突破還可推廣至其他鈣鈦礦光電器件，對其他面臨類似問題的無機(jī)半導(dǎo)體器件，也具有重要參考意義。

原標(biāo)題:新研究或大幅提高鈣鈦礦電池壽命