钙钛矿太阳能电池被认为是下一代光伏发电中取代传统硅太阳能电池的最有力竞争者。它们由A +阳离子、B 2+二价阳离子和X -卤化物组成。通常含有Pb 2+或Sn 2+，它们可实现适合商业用途的高功率转换能量。不幸的是，铅离子的存在会导致铅泄漏等问题，对环境造成危害。此外，在潮湿的情况下，钙钛矿容易被腐蚀。人们提出了多种方法来解决这个问题，包括封装器件和钙钛矿光吸收剂的成分工程。
现在，韩国釜山国立大学的一组研究人员在《能源化学杂志》第92卷上发表了这一方向的研究。它于 2024 年 2 月 1 日在线发布 ，并已在 2024 年 5 月版中发布。研究人员在这项研究中测试了多种冠醚，以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。当被问及这项研究的相关性时，该团队的首席研究员 Ji-Youn Seo 助理教授表示：“这项研究强调了界面钝化通过提高功率转换效率的功效，并证明冠醚不仅可以阻止铅通过与铅离子形成主客体复合物，而且还赋予处理过的薄膜很强的防潮性，与现有解决方案相比，在高湿度环境中表现出更好的长期稳定性。这项研究强调了冠醚在同时解决铅泄漏和可持续钙钛矿太阳能电池的长期稳定性方面的潜力，以推动商业化和可再生能源应用。”
研究小组发现B18C6是界面钝化的最佳醚。使用 B18C6，钙钛矿内的电荷载流子寿命(或电子在半导体导带中和空穴在半导体价带中所花费的时间)增加。空穴传输材料和钙钛矿之间的功函数(或从金属表面移动电子所需的最小能量)也得到了改善。因此，研究人员利用 B18C6 获得了 21.7% 的卓越功率转换效率。与显示出铅泄漏迹象的未经处理的钙钛矿相比，当进行所有层的深度剖面分析时，具有 B18C6 的钙钛矿没有显示出铅泄漏的迹象。此外，虽然普通钙钛矿在室温下暴露于 95% 湿度下 300 小时时会形成碘化铅，但用 B18C6 钝化的钙钛矿则没有观察到此类问题。
未来五年内，钙钛矿太阳能电池技术作为下一代新兴太阳能技术，有望取代全球流行的硅太阳能电池。该技术与现有的硅太阳能电池一起使用时，可以将光电转换效率提高到30%以上，从而增加替代化石燃料能源的可能性，为实现碳中和做出贡献。此外，钙钛矿太阳能电池即使在室内照明下也表现出优异的光电转换效率，使其适用于电子设备和物联网(IoT)，从而提供显着的节能机会。
“十年后，这项技术可以通过异质结结构应用于能源、显示和半导体材料行业。如果有效利用，可促进高效制氢装置、高亮度柔性显示、三维有机和无机半导体材料与器件的发展，为引领高科技国家进步做出贡献。 ”， Seo 博士谈到这项研究的长期影响时说道。
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