研究人員推出壽命延長三倍的高效鈣鈦礦太陽能電池

得益於一種新的固態添加劑，鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命是傳統器件的三倍，該添加劑取代了已知會降低穩定性的傳統液體成分。

由UNIST能源與化學工程學院的Changduk Yang和Seung Jae Shin教授領導的研究小組與高麗大學的Hanul Min教授一起，成功地將一種新型固體添加劑4-(N-咔唑基)吡啶(4CP)融入鈣鈦礦太陽能電池中。這項創新實現了 26.2% 的卓越能源轉換效率（認證為 25.8%），並表現出卓越的長期穩定性。

結論 發表於 自然能源。

4-叔丁基吡啶 (tBP) 等液體添加劑通常用於改善鈣鈦礦太陽能電池內的電荷傳輸，從而提高其效率。然而，它們的揮發性導致它們在高溫下蒸發，導致副產品和微孔的形成，隨著時間的推移，會降低設備的性能。

新開發的4CP添加劑是從根本上解決這些問題的固體材料。與液體 tBP 不同，4CP 不揮發，具有更高的熱穩定性並防止與蒸發相關的降解途徑。此外，4CP 促進了電池內不同層之間的均勻界面，促進有效的電荷轉移並進一步提高效率。

採用 4CP 的設備在連續運行 3,000 多個小時後仍保持其原始效率的 80%。它們還在極端條件下表現出卓越的耐用性，在 -80°C 至 80°C 的溫度範圍內進行 200 次熱衝擊循環後，仍保留 90% 以上的原始性能。

此外，在暴露於 85°C 400 小時後，電池仍保持 80% 的效率，而液體電池在相同條件下僅 120 小時內就失去了一半以上的性能。

“這項研究證明，簡單地改變添加劑而不改變製造工藝，可以有效解決鈣鈦礦太陽能電池面臨的主要挑戰之一——耐久性，”聯合研究團隊表示。

“鑑於鈣鈦礦太陽能技術在惡劣環境中的穩定性，這些進步為在極端環境（包括太空應用）中使用鈣鈦礦太陽能技術鋪平了道路。”

研究團隊還強調，他們的方法仍然與現有的製造工藝兼容，減少了商業擴張的障礙。他們計劃開發更大的模塊來測試實際性能並促進商業化。

這項研究由 UNIST 的 Sangjin Yang 和高麗大學的 Kihoon Kim 作為共同作者進行。