鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）被認為是下一代光伏技術極具前途的候選產(chǎn)品，具有高效率和低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢，有可能徹底改變可再生能源產(chǎn)業(yè)。然而，其穩(wěn)定性的不足一直阻礙著進一步的發(fā)展。

最近，香港城市大學（CityU）的科學家們開發(fā)出了一種創(chuàng)新的多功能和非揮發(fā)性添加劑，實現(xiàn)了技術突破。這種添加劑可以通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦薄膜的生長來提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。這種簡單有效的策略對于推進PSC的商業(yè)化有著巨大的潛力。

具體而言，他們發(fā)現(xiàn)，通過在鈣鈦礦前體中加入一種多功能分子（4-胍基苯甲酸鹽酸鹽，GBAC），形成氫鍵橋接的中間相并對結晶進行調(diào)控，可以獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜，其鈣鈦礦晶體晶粒大，晶粒從薄膜底部向表面連貫生長。

GBAC是一種原料和中間體，通常用于有機合成、制藥、農(nóng)用化學品和染料領域。研究人員解釋說，由于這種分子的非揮發(fā)性，它也可以作為退火鈣鈦礦薄膜中有效的缺陷鈍化連接劑，從而大大減少了非輻射復合損失，提高了薄膜質(zhì)量。

“這種類型的多功能添加劑一般可用于制備不同的鈣鈦礦組合物，用于制造高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池?！鳖I導這項研究的城大材料科學講座教授兼香港清潔能源研究所所長Alex Jen Kwan-yue教授說，“高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜可以實現(xiàn)大面積太陽能組件的升級?！?

實驗表明，引入GBAC后，鈣鈦礦薄膜的缺陷密度顯著降低。基于改性鈣鈦礦的倒置（p-i-n），鈣鈦礦太陽電池組件的功率轉換效率提升至24.8%，日本電氣安全與環(huán)境技術實驗室已證實了這一結果。

“該設備的總能量損失降至0.36 eV，是具有高功率轉換效率的鈣鈦礦光伏設備中能量損失最低的設備之一?！毖芯咳藛T補充說。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然光子學》雜志上。

此外，在充滿氮氣的手套箱中，在65±5下連續(xù)加熱時，未封裝的器件表現(xiàn)出了超過1000小時的超好熱穩(wěn)定性，同時保持了98%的原始效率。

最后，科學家們還用這種電池技術制造了一個面積為1平方厘米的設備，新電池的效率達到了22.7%，他們說這表明該技術是完全可擴展的。

“這種有效的方法也可以應用于寬帶隙鈣鈦礦和大面積器件，以降低電壓損失并提高效率”。他們補充道。