研究人员提出改善下一代太阳能电池稳定性的途径

科学家们已经发现了导致新太阳能电池损坏的确切机制，并提出了一个可能的解决方案。

太阳能电池利用来自太阳的能量，提供了一种替代不可再生能源，如化石燃料。然而，它们面临着昂贵的制造工艺和低效率的挑战——将太阳光转化为可用能源的数量。

钙钛矿是为下一代太阳能电池开发的材料。尽管与传统的硅基太阳能电池板相比，钙钛矿的制造更灵活，成本更低，而且效率也差不多，但钙钛矿含有有毒的铅物质。因此，研究人员正在研究钙钛矿使用铅替代品的版本。

随着创纪录的PCE超过13％，由于进行了大量的研究工作，锡基钙钛矿太阳能电池的竞争力一直稳步提高。但是，钙钛矿锡太阳能电池的器件性能相对于Pb同行而言以较慢的速度发展，这主要是由于其在周围环境条件下的稳定性较差。这些材料的这种稳定性问题主要与Sn2+容易氧化为Sn4+有关，这也已知会在钙钛矿中引入p型自掺杂。反过来，这导致单分子电子-空穴复合的速率很高，因此导致太阳能电池性能不佳。许多策略已探索解决这些问题，其中包括使用SNX的添加剂以减轻自掺杂，以及引入的本质上更稳定的低维相。但是，这些方法不能完全解决问题，因此需要对钙钛矿的分解途径进行充分的阐明，才能更有效地解决稳定性瓶颈。

使用锡代替铅的版本有希望，但很快就会退化。现在，帝国理工学院和巴斯大学的研究人员展示了钙钛矿是如何降解为碘化锡的，而碘化锡暴露在水分和氧气中，就会形成碘。这种碘帮助形成更多的碘化锡，导致循环降解。

该团队还展示了钙钛矿中关键层的选择如何减缓环境条件下的降解并提高稳定性。他们希望这将有助于研究人员设计出更稳定、高性能的锡钙钛矿，显示出作为新型太阳能电池的潜力。

帝国理工学院化学系的首席研究员赛义夫·哈克教授说，了解这一机制将帮助我们克服这项令人兴奋的新技术的一个主要障碍。我们的研究结果还将有助于设计稳定性更好的钙钛矿锡材料，为更便宜、更灵活的太阳能收集设备铺平道路。”