具有空穴选择性接触新设计的倒置钙钛矿太阳能电池。

　　洛桑联邦理工学院和西北大学的研究人员公布了钙钛矿太阳能电池的突破性设计，创造出最稳定的 PSC 之一，其功率转换效率超过 25%，为未来的商业化铺平了道路。

　　钙钛矿太阳能电池(PSC)处于太阳能创新的前沿，因其功率转换效率和经济高效的制造而引起了广泛关注。但PSC的商业化之路仍然有一个障碍需要克服：实现高效率和长期稳定性，特别是在具有挑战性的环境条件下。

　　解决方案在于 PSC 层之间的相互作用，这已被证明是一把双刃剑。这些层可以增强细胞的性能，但也会导致它们降解得太快，无法在日常生活中正常使用。

　　现在，洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的 Michael Grätzel 实验室和西北大学的爱德华·萨金特 (Edward Sargent) 实验室合作，在设计 PSC 方面取得了重大飞跃，稳定性创历史新高，功率转换效率超过 25%，解决了太阳能领域两个最紧迫的挑战。该研究发表在《自然能源》杂志上。

　　研究人员专注于设计倒置 PSC，此前该产品在运行稳定性方面已显示出良好前景。他们推出了一种独特的“纹理基材上的共形自组装单层”，它描述了一种特殊的单层分子，可以自发且均匀地覆盖纹理基材的不规则表面。

　　新设计解决了“分子团聚”问题，即分子聚集在一起而不是均匀分散时发生的问题。当这种情况发生在太阳能电池的纹理表面上时，会严重影响其性能。

　　为了解决这个问题，研究人员将一种名为3-巯基丙酸(3-MPA)的特殊分子引入到太阳能电池的自组装单层(SAM)中，该自组装单层由被咔唑取代的膦酸分子层形成，可选择性地提取正电荷钙钛矿薄膜中在光照下产生的载流子(“空穴”)。

　　然而，这种作用因 PAC 分子的聚集而受到损害。添加3-MPA可以增强钙钛矿材料与太阳能电池纹理基板之间的接触，从而提高性能和稳定性，使其能够分解分子咔唑簇，并确保自组装单层中分子的分布更加均匀。通过这种添加，太阳能电池表面上的分子分布更加均匀，避免了那些有问题的团块，并提高了 PSC 的整体稳定性和效率。

　　新设计增强了光吸收，同时最大限度地减少了层间界面处的能量损失，实验室测量的功率转换效率高达 25.3%，令人印象深刻。在稳定性方面，倒置的PSC表现出显着的弹性。即使在 65°C 和 50% 相对湿度的严格条件下运行 1,000 多个小时后，该设备仍能保持 95% 的峰值性能。这种水平的稳定性与如此高的效率相结合，在 PSC 领域是前所未有的。

　　这一突破性设计是 PSC 推向市场的重要一步;解决它们的效率和稳定性问题，再加上与当前太阳能电池相比制造成本更低，可以导致广泛采用。这种新方法还可以超越太阳能电池，使其他需要高效光管理的光电设备受益，例如 LED 和光电探测器。