“氟化物从根本上改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性”

钙钛矿制成的太阳能电池对太阳能的未来抱有很大的希望。 这种材料价廉易产，几乎和硅一样有效，硅是以前用于太阳能电池的材料。 但是，钙钛矿迅速分解，严重限制了其效率和稳定性。 埃因霍温科技大学、能源研究所differ、北京大学和特温特大学的研究人员发现，向钙钛矿中添加少量氟化物后会残留保护层，从而大大提高材料和太阳能电池的稳定性。 在各种极端测试条件下运行1000小时后，太阳能电池可以维持90%的效率。 这个研究结果发表在了今天的主要科学期刊《网络能源》上。 / BR// BR /

因为它们制造得非常便宜，钙钛矿太阳能电池是最近太阳能研究的核心。 因此，它们的效率从2009年的不到4%上升到现在的24%以上，接近以前流传下来的硅电池。 如果是所谓的串联电池，结合硅和钙钛矿电池，效率会超过28%。

尽管取得了这样的成功，但由于材料的性质和制造方法不同，钙钛矿有很多缺陷。 随着时间的推移，金属卤化物在原子结构中的空位在水分、光和热的影响下会引起钙钛矿的分解。

保护层

埃因霍温、特温特和北京的研究人员通过在生产过程中添加少量氟化物，试验了新钙钛矿。 像牙膏氟化物一样，氟离子在晶体周围形成保护层，防止有害缺陷扩散。

我们的工作大大提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。 tu / e和differ应用物理系联合中心计算与能源研究中心助理教授舒夏涛说。 纸。 在极端光和高温的条件下，我们的电池在1000小时后保持着90%的效率。 这是以前流传下来的钙钛矿化合物的数倍。 我们实现了21.3%的效率。 这是进一步提高效率的好起点。

由于其高电导率，氟化物在材料表面形成强氢键和离子键，从而稳定钙钛矿晶格。

埃因霍温团队的大部分工作都解释了为什么氟化物与其他卤素相比是如此有效的成分。 他们用计算机模拟得出结论，部分成功归功于氟离子的小尺寸和高电负性。 的电负性越高，越容易吸引相邻元素的电子。 这有助于氟离子与钙钛矿化合物中的其他元素形成强结合，形成稳定的保护层。

未来的研究

这项研究被认为是将来成功实施钙钛矿太阳能电池的重要一步。 但是，还有很多工作要做。 太阳能领域的黄金标准是10到15年后保存率至少达到原始效率的85%，这个标准离钙钛矿电池还有一段距离。

预计这些细胞要成为商业上可行的产品还需要5~10年。 我们不仅需要进一步提高其效率和稳定性，还需要对原子的相关机理有更好的理论认知。 陶氏说，为什么某些材料在提高这些细胞的长期稳定性方面比其他材料更有效，我们还没有得到全部的答案。

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