延长2倍新分子有望大幅提升钙钛矿电池寿命
在当今能源转型的背景下，钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本的潜力备受瞩目。然而，这些电池的寿命限制一直是科研界亟待解决的问题。近日，西湖大学的王睿实验室联合浙江大学薛晶晶团队，开发出的一种新分子——Py3，有望将钙钛矿电池的使用寿命延长近两倍，同时提升其光电转化效率至26.1%。 近几年，科研人员发现，倒置钙钛矿电池的效率可与正置钙钛矿电池相媲美，且稳定性更强，与叠层器件的兼容性也较好。因此，倒置钙钛矿电池成为新的研究热点。 王睿介绍，典型的钙钛矿电池共有五层，在正置钙钛矿电池中，自电池表面到内部依次为透明导电氧化物、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴选择接触层、金属电极；而在倒置钙钛矿电池中，电子传输层和空穴选择接触层的位置对调，其余几层不变。Py3分子主要针对倒置钙钛矿电池而开发。 然而，王睿团队发现倒置钙钛矿电池存在一些缺陷，其与基于小分子的空穴选择性接触层有关。该层是正电荷的“交通要道”，是实现倒置钙钛矿电池高效稳定的关键组成部分。 为解决这一问题，王睿团队联合浙江大学薛晶晶团队，尝试构建一种全新的共轭母核。他们抛弃传统设计思路，把目光投向具有本征稳定性的全碳基结构——芘核。最终，研究团队成功合成基于芘的共轭母核分子Py3，并开发了新型空穴选择接触结构。 实验测试显示，采用Py3分子作为空穴选择性接触层的钙钛矿电池，光电转化效率显著提高至26.1%；此类钙钛矿电池器件运行寿命超1万小时。而在现阶段，钙钛矿电池的使用寿命约为3000小时。 据悉，研究团队未来将继续优化Py3的分子设计，以期进一步提高钙钛矿电池的性能。此项研究成果不仅展现了科研人员在新材料领域的创新思维与探索精神，也为钙钛矿太阳能电池的未来应用铺平了道路，有望加速其在光伏等众多产业中的应用，从而促进我国可持续发展和绿色能源发展。
