提高钙钛矿太阳能电池的抗降解性

钙钛矿太阳能电池 (PSC) 可以用低成本材料制成，效率高，可以超越传统的硅太阳能电池，具有革新可再生能源的潜力。然而，目前阻碍它们广泛使用的缺点之一是它们缺乏操作稳定性。

现在，EPFL 和韩国成均馆大学的科学家们找到了提高PSC稳定性的方法。研究人员专注于钙钛矿 薄膜的降解，这种薄膜会因暴露在湿气、热和光下而受损。该研究由 Michael Grätzel 教授(EPFL)和 Nam-Gyu Park 教授(成均馆大学)进行，并发表在《科学》杂志上。

科学家们研究了两个特定的晶面，这个术语指的是晶体的平坦表面，以特定的原子排列为特征。原子在这些面上的排列会影响晶体的特性和行为，例如其稳定性及其对水分或热量等外部刺激的反应。

研究人员观察了钙钛矿晶体的 (100) 和 (111) 面。(100) 面是垂直于晶体的 c 轴的平面，其原子以方格形式的重复模式排列。在 (111) 面上，原子排列成三角形网格。

研究发现，钙钛矿薄膜中最常见的 (100) 面特别容易降解，因为它在暴露于水分时会迅速转变为不稳定的非活性相。相比之下，发现 (111) 面更加稳定且不易降解。

研究人员还确定了降解的原因，发现这是由于钙钛矿和水分子之间的强结合，导致从稳定相转变为不稳定相。他们利用这些信息开发了一种称为“小平面工程”的策略，在该策略中，他们使用特殊的配体分子来生长更稳定的 (111)小平面。这导致钙钛矿薄膜非常稳定并且耐湿耐热。

该研究代表了 PSC 发展的重要一步，因为稳定性是其商业化的主要障碍。这些发现有助于更好地理解不同的晶面如何影响薄膜的稳定性;通过确定最稳定的方面并找到鼓励其增长的方法，有可能提高 PSC 的整体稳定性并加速其作为可靠且具有成本效益的可再生能源来源进入市场。