中国科技报 04月25日 04:22
[国 际] 合成分子提升钙钛矿太阳能电池效率和寿命
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沙特阿卜杜拉国王科技大学的科学家团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展,通过引入名为CPMAC的合成分子,实现了电池能源转化效率和使用寿命的双重提升。该研究成果发表于《科学》杂志。CPMAC基于巴克敏斯特富勒烯(C60)衍生物,能够与钙钛矿材料形成更强的离子键,从而增强界面结合力,提高电池的稳定性和性能。实验结果表明,使用CPMAC的电池在效率和稳定性方面均优于传统C60电池,为钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了新的可能性。

💡研究的核心在于引入了名为CPMAC的合成分子。CPMAC是一种基于巴克敏斯特富勒烯(C60)衍生的离子盐,旨在解决传统C60与钙钛矿材料间界面结合不足的问题。

🔋CPMAC的作用机制是与钙钛矿形成离子键。这种离子键比C60与钙钛矿之间的范德华力更强,从而强化了界面结合力,提高了电池的稳定性。

📈实验结果显示,采用CPMAC的电池功率转换效率提升了0.6%。虽然提升幅度看似不大,但对于年发电量1吉瓦的电站而言,相当于增加了5000户家庭的供电。

⏳CPMAC电池在严苛的环境测试中表现出更优异的稳定性。在高温高湿环境下持续运行2000小时后,其效率衰减幅度仅为C60电池的三分之一,尤其在模块化测试中表现更为显著。

    科技日报北京4月24日电 (记者刘霞)由沙特阿卜杜拉国王科技大学科学家领衔的国际团队,通过在钙钛矿太阳能电池中引入名为CPMAC的合成分子,实现了电池能源转化效率与使用寿命的双重提升。相关论文发表于新一期《科学》杂志。

    CPMAC是一种基于巴克敏斯特富勒烯(C60)衍生的离子盐。作为由60个碳原子构成的黑色固体,C60长期以来是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键组分。然而,C60虽是钙钛矿太阳能电池材料的首选,但其与钙钛矿材料间微弱的范德华力作用,导致界面结合不足,最终影响电池的长期稳定性和寿命。

    为破解这一难题,团队创新性地设计出源自C60的离子盐CPMAC。它会与钙钛矿形成离子键,强化界面结合力,从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。

    实验数据显示,采用CPMAC的电池功率转换效率较传统C60电池提升0.6%。团队表示,不要小看这不到1%的进步,对于年发电量1吉瓦的电站而言,相当于增加了5000户家庭的供电。

    此外,在严苛的环境测试中,CPMAC电池展现出更优异的稳定性。实验数据显示,当在高温高湿环境下持续运行2000小时后,其效率衰减幅度仅为C60电池的三分之一。这种优势在由4个电池组成的模块化测试中(模拟实际太阳能板结构)表现得更为显著。

    团队强调,CPMAC的奥秘在于其独特的化学特性。它通过与钙钛矿形成强效离子键,取代了原先不牢固的分子间作用力,从而显著减少了电子传输层的缺陷。

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