新型材料提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性

在《材料化学杂志 C》上发表的一篇文章中，巴西研究人员描述了一种提高由钙钛矿(一种实验室生产的半导体材料)制成的太阳能电池的效率和稳定性的策略。该项目的结果可能对太阳能行业的未来非常积极。

该方法由巴西巴乌鲁圣保罗州立大学 (UNESP) 的研究人员开发，涉及使用一类被称为 MXenes 的材料，这是一类二维材料，具有类似石墨烯的结构，结合了过渡金属、碳和/或氮，以及表面官能团如氟化物、氧或羟基。它们的特性包括高导电性、良好的热稳定性和高透射率(与穿过物质而不被反射或吸收的光量有关)。

在研究中，将MXene Ti3C2Tx添加到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中形成钝化涂层，将其旋涂在倒置太阳能电池的钙钛矿层顶部。钝化涂层旨在减轻多晶固体(在本例中为钙钛矿)由于与环境或其内部结构相互作用而可能出现的缺陷。

钙钛矿太阳能电池具有层状结构，层的顺序(架构)对其性能至关重要。在倒置太阳能电池中，设备的结构是相反的，以确保当阳光到达钙钛矿层时具有高光学透明度。

Ti 3C2Tx的使用将电池的功率转换效率从19%提高到22%。它还提高了电池的稳定性，与对照电池(无钝化层)相比，电池的持续时间延长了三倍，且没有性能损害。

对于这篇文章的第一作者、UNESP 材料科学与技术研究生项目的硕士生 João Pedro Ferreira Assunção 来说，结果令人惊讶，因为该项目的最初目的只是为了弥补由于添加绝缘钝化层。

目前钙钛矿太阳能电池的研究重点是如何设计大规模的工业生产系统来制造稳定的高性能电池。

“文章表明，在大规模生产条件下添加 MXene 是可行的，并指出了实现这一目标的方法。它还描述了我们探索的几种电气、形态和结构表征技术，以增强对这一复杂类别如何产生影响的科学理解。设备的行为和功能，”Assunção 说。