假如人类以及能源问题之间是一场竞走，那末太阳能电池研究就像是百米飞人年夜战，小数点后的每个数字，都是科学家争取的核心。始终致力在新型钙钛矿太阳能电池研究的西湖年夜学王睿团队，又一次于小数点后实现了冲破。

日前，《天然》杂志于线发布王睿试验室最新研究结果，他们找到一种新的甲脒铅碘钙钛矿取向成核要领——插手一种叫“戊脒”的“增添剂”，就能够带来更好的结晶度、更低的缺陷，也象征着更高的光电效率以及更强的不变性，为钙钛矿太阳能电池的转化效率拓展出更年夜空间。

“明星质料”钙钛矿不变性有余

关在太阳能电池，各人的第一印象是，于中国许多都会以及乡村随处可见的“蓝色屋顶”，那是硅太阳能电池，已经呈现许多年。为何科学家们还要起劲研究钙钛矿太阳能电池？

最近几年来，钙钛矿电池于试验室实现单片小面积的光电转化率到达25%以至更高，堪比硅太阳能电池40年的成长速率。理论上，钙钛矿太阳能电池经由过程叠层要领，光电转化率可以跨越40%，而且与硅太阳能电池质料比拟，更轻薄、高效、低成本，以至可所以柔性的。想象一下，将来像刷墙漆同样，于修建物外面涂上钙钛矿太阳能电池，就能给屋子供电。

但这类被科学家寄与厚望的“明星质料”，却有一个致命缺陷，即不变性有余，于低温下造成，也轻易于低温下分化，且怕水怕氧。是以王睿试验室内年夜部门的操作，需要于手套箱里完成，那里充入了氮气，阻遏了水以及氧。

“咱们的使命就是有的放矢，提高钙钛矿太阳能电池的转化率以及不变性，直至它能真正进入并转变人类糊口。”王睿说。

“长尾巴”戊脒有殊效

当前光活性黑相甲脒铅碘钙钛矿（FAPbI3）是高效钙钛矿光伏最有远景的质料。有趣的是，从钙钛矿的“面相”，能看出它的机能。长患上好的甲脒铅碘钙钛矿，出现玄色，专业上叫“黑相”；长患上欠好的晶体，会出现黄色，专业上叫“黄相”。“黑相”象征着整洁完备的钙钛矿晶体布局，电流孕育发生时可以流通无阻。

然而，甲脒铅碘钙钛矿晶体于造成历程中，经常会呈现“黑黄相间”的征象。虽然以前的研究者已经开发出一些要领以免如许的杂糅，但甲脒铅碘钙钛矿结晶的速率太快，于数秒内就能够完成，这使患上人们始终未能“看清”结晶历程中的变迁机理。

怎样于这个历程中节制只孕育发生“����APP纯黑相”的甲脒铅碘钙钛矿？

2019年，王睿团队于做钙钛矿外貌二次生长研究时，就留意到一种叫“油铵碘”的物资可以帮忙晶体更好地生长。“油铵碘”是一种带有“长长尾巴”的无机化合物，这个尾巴就是“烷基链”。研究团队预测，影响晶体生长的要害可能就是“这条尾巴”。

他们选择了把三种一样带有“烷基链”的无机份子丙脒（PRD）、丁脒（BAD）、戊脒（PAD），别离增添到甲脒铅碘钙钛矿晶体生长历程中。成果发明，拥有最长“烷基链”的戊脒，果真效果最佳。

2022年，王睿与互助团队于此前事情的根蒂根基上，设计了全新的外貌处置惩罚计谋，使钙钛矿电池可不变事情跨越2000小时，这是其时已经报导的最长事情时间之一。这一次，他们经由过程戊脒的摸索来优化结晶机制，合用在改良差别薄膜制备方案下的光伏器件机能。终极的测试数据显示，小面积器件实现了25.4%的光电转换效率，而年夜面积模组也实现了21.4%的第三方认证光电转换效率。

于不变性方面，接纳戊脒打造的器件于1000多小时后仍连结了初始光电转化效率的95%；于加快老化测试中，引入戊脒的器件于恒定照明下跨越500小时后仍连结了82%以上。

“这仅仅是戊脒优化计谋的‘第一次’成就。”王睿说，将来它另有很年夜的晋升空间，“这项研究更主要的意思于在要领优化以及道理摸索同时举行，为接下来的摸索摊平了门路。”

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