《科学》再发上海交通大学韩礼元团队研究成果

 
构建稳定异质结结构提高钙钛矿太阳电池的稳定性  
《科学》再发上海交通大学韩礼元团队研究成果  
 

韩礼元团队通过构建稳定异质结结构，在保证高效率的前提下，提高了钙钛矿太阳能电池在工作状态下的稳定性，对促进钙钛矿太阳能电池产业化进程起到重要作用。该研究成果是韩礼元团队继2015年在《科学》期刊上发表钙钛矿电池高效率研究成果和2017年在《自然》期刊上发表钙钛矿大面积组件研究成果之后的第3篇顶级期刊论文，是在器件稳定性方面的又一个重要进展。

但是，钙钛矿电池异质结结构并不稳固，一旦异质结结构被破坏，电池性能就会显著降低。究其主要原因，在于由离子组成的钙钛矿半导体天生结构“柔弱”，工作条件下受光照、电场、温度、水氧等作用的影响会产生大量结构缺陷，导致半导体材料发生结构改变甚至分解；分解逃逸出来的离子还会进入到电荷传输层或者电极层，进一步破坏异质结的光电转换功能，造成整体器件效率的显著降低。

为解决上述稳定性问题，研究人员设计制备了具有稳固结构的钙钛矿异质结结构。该结构主要包含一层表面富铅钙钛矿半导体薄膜，并在薄膜表面沉积氯化氧化石墨烯薄膜，通过形成氯-铅键、氧-铅键将两层薄膜结合在一起。光学、电学等表征实验结果表明，该异质结结构稳定，可以有效减少钙钛矿半导体薄膜的分解和缺陷的产生，同时也减少了逃逸离子对电荷传输层功能性的破坏。

该论文通讯作者杨旭东教授表示，这项研究成果提供了一种通过构建稳固的异质结来提高钙钛矿太阳电池稳定性的方法，向钙钛矿太阳能电池产业化迈出重要一步。

论文通讯作者韩礼元教授表示，随着科学机理研究的不断深入和技术工艺水平的不断提高，解决钙钛矿太阳能电池稳定性难题指日可待。“我国是世界上最大的太阳能电池生产国，钙钛矿太阳能电池将极有可能在中国的大地上首先实现产业化。”他说。