通过开发自组装包裹氧化镍纳米颗粒来解决钙钛矿太阳能电池的热不稳定性 2023-11-23

为了应对钙钛矿太阳能电池热不稳定的挑战，香港城市大学(City University of Hong Kong, CityU)、美国国家可再生能源实验室(NREL)和中国华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology)的研究人员开发了一种独特的自组装单层，简称SAM，并将其锚定在氧化镍纳米颗粒表面上作为电荷提取层。据CityU化学系朱宗龙教授介绍，这种方法大大提高了钙钛矿太阳能电池的热稳定性。

“通过引入耐热的电荷提取层，我们改进的电池保持了90%以上的效率，即使在高温下(65°C)运行超过1200小时后，也拥有令人印象深刻的25.6%的效率。这是一个里程碑式的成就，“朱教授说。

CityU团队专注于自组装单层(SAM)，这是这些电池的重要组成部分，并将其设想为需要加固的热敏屏蔽。

“我们发现，高温暴露会导致SAM分子内的化学键断裂，从而对器件性能产生负面影响。因此，我们的解决方案类似于添加耐热装甲--一层氧化镍纳米颗粒，顶部是SAM，通过整合各种实验方法和理论计算来实现，“朱教授说。

研究团队引入了一种创新的解决方案：将SAM锚定在本就稳定的氧化镍表面上，从而增强SAM在基板上的结合能。此外，他们自己合成了的新SAM分子，可促进钙钛矿器件中更有效的电荷提取。

该研究的主要成果是通过提高钙钛矿太阳能电池的热稳定性来促进太阳能产业的潜力，该团队为这些电池即使在高温条件下也能高效运行奠定了基础。

“这一突破至关重要，因为它解决了以前阻碍钙钛矿太阳能电池更广泛采用的主要障碍。我们的研究结果可以显着扩大这些器件的利用率，将其应用边界推向高温具有破坏力的环境和气候，“朱教授说。