青岛日报社/观海新闻2月8日讯 观海新闻记者自中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该所太阳能光电转化与利用全国重点实验室的钙钛矿组件技术研究组，在钙钛矿太阳能电池领域取得新突破，有望让高效稳定钙钛矿光伏组件的商业化成为现实。这一成果在国际学术期刊《自然—能源》发表。
作为新一代光伏技术冉冉升起的新星，钙钛矿太阳能电池的发电效率已接近传统晶硅电池。由于其具备成本低廉、加工灵活等显著优势，受到全球科研界与企业的广泛关注。然而，钙钛矿太阳能电池存在致命弱点，其内部“界面”存在诸多小缺陷，如同路面坑洼，不仅影响电流传输，还导致电池易损坏，难以实现长期稳定工作。
此前，虽有科学家尝试通过添加二维材料修补缺陷，但修补材料在后续制作过程中易被溶剂溶解，无法达到保障电流顺利传输的目的。如何在电池底层界面构建稳定结构，一直是行业内的技术难题。为了解决这个问题，科研团队开发了一种新型纳米材料，命名为油胺修饰的氧化锡纳米材料。
2D/3D异质结电荷传输示意图。
传统的二维材料底层界面修饰相比，这种新材料在具有载流子提取与传输特性的同时，还兼具缺陷钝化的功能，具有多功能性。这意味着，在电池制备过程中，可减少引入钝化层，避免后续钙钛矿引入过程中造成对此钝化层的破坏。在材料稳定性方面，通过将长链油胺配体接枝在氧化锡纳米颗粒表面，科研团队显著提升了氧化锡溶液的放置稳定性，使其直至最后加热退火环节才被激活，在电池底层界面形成二维钙钛矿结构，与原有的三维钙钛矿结构共同构成“二维/三维异质结”。这一特殊结构如同为电池界面添加“防护膜”，使钙钛矿缺陷减少十倍以上，同时进一步优化了电池内部的电流传输，实现了小尺寸电池的光电转换效率高达26.19%，刷新了同类电池性能纪录。同时，科研团队还使用这种新材料制备了6×6平方厘米和10×10平方厘米的大面积钙钛矿光伏组件，其光电转换效率分别达到23.44%和22.22%，展现了卓越的工艺放大能力。
研究表明，使用该材料的钙钛矿太阳能电池可以实现优异的工作稳定性，在连续工作超过3000小时后仍能保持95%以上的初始性能，远超传统钙钛矿太阳能电池。这项研究对新型高效稳定的钙钛矿光伏组件的研发、为钙钛矿光伏技术的商业化应用具有重要意义，为助力国家新能源产业建设、保障国家能源安全提供技术支撑。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷）
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