近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所傳來一項突破性的科研成果。研究團隊成功抑制了鈣鈦礦太陽能電池中碘離子的遷移問題，顯著提升了這類電池的穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率的新高度。
鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）以其高效率著稱，但長期以來，穩(wěn)定性不足一直是制約其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素。碘離子（I?）在光照和熱效應(yīng)作用下的遷移和轉(zhuǎn)化，是導(dǎo)致電池性能下降的主要原因。這一難題一直困擾著科研界。
寧波材料所的葛子義研究員和劉暢研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，經(jīng)過不懈努力，找到了一種創(chuàng)新的解決方案。他們在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引入了一種名為BT2F-2B的化合物。這種化合物獨特的結(jié)構(gòu)能夠與碘離子產(chǎn)生強烈的配位作用，有效抑制了碘離子的遷移和轉(zhuǎn)化，從而減少了碘空位缺陷，提高了電池的穩(wěn)定性。
實驗結(jié)果表明，采用這種方法制備的反式單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）超過了26%，這是一個令人矚目的成就。更為重要的是，在高溫（85℃）和高濕（50%相對濕度）條件下，經(jīng)過長達1000小時的老化測試，電池仍然能夠保持85%的初始效率。這一數(shù)據(jù)充分證明了研究團隊所提出策略的有效性和實用性。
研究團隊還進一步探索了BT2F-2B化合物在寬帶隙鈣鈦礦系統(tǒng)中的應(yīng)用。當(dāng)將其應(yīng)用于1.77 eV寬帶隙鈣鈦礦系統(tǒng)時，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到了27.8%。這一結(jié)果不僅證實了所提出策略的普遍性，也為鈣鈦礦太陽能電池的未來應(yīng)用開辟了新的道路。
相關(guān)研究成果已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《先進材料》（Advanced Materials）上發(fā)表。這一成果的取得，離不開國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的支持。研究團隊的這一創(chuàng)新成果，無疑為鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。
研究團隊還展示了鈣鈦礦吸附BT2F-2B后的電子密度分布圖，以及反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)進一步驗證了研究團隊所提出策略的可靠性和有效性。
寧波材料所的這一研究成果，不僅為鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域帶來了新的突破，也為推動這一領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用提供了有力的支持。隨著研究的深入和技術(shù)的不斷成熟，相信鈣鈦礦太陽能電池將在未來發(fā)揮更加重要的作用。
