城市大学在钙钛矿太阳能电池用于可再生能源方面取得关键突破

城市大学(城大)研究人员记录的钙钛矿太阳能电池发展的巨大进步将对可再生能源的发展产生重大影响。

城大的创新为钙钛矿太阳能电池的商业化铺平了道路，使我们更接近由可持续能源驱动的节能未来。

与华中科技大学李忠安教授合作的城大化学系朱宗龙教授表示：“这项研究影响深远，其潜在应用可能会彻底改变太阳能行业。” 。

新的方法

钙钛矿太阳能电池是太阳能领域一个充满希望的前沿领域，以其令人印象深刻的功率转换效率而闻名。然而，它们有一个显着的缺点：热不稳定，即它们在暴露于高温时往往表现不佳。

城大团队设计了一种独特类型的自组装单层(简称 SAM)，并将其固定在氧化镍表面作为电荷提取层。

朱教授说：“我们的方法极大地提高了电池的热稳定性。”他补充说，热稳定性是钙钛矿太阳能电池商业化部署的重大障碍。

“通过引入耐热电荷提取层，我们改进的电池保留了超过 90% 的效率，即使在高温(约 65℃)下运行超过 1,000 小时后，效率仍高达 25.6%。这是一个里程碑式的成就。”朱教授说。

《科学》杂志将这项研究报道为“高性能倒插针钙钛矿太阳能电池的稳定空穴选择层”。

升起隔热罩

这项研究的动机源于太阳能领域的一个具体挑战：钙钛矿太阳能电池的热不稳定性。

“尽管它们的能量转换效率很高，但这些太阳能电池就像一辆跑车，在凉爽的天气里运行得非常好，但在炎热的天气里往往会过热并且表现不佳。这是阻碍其广泛使用的重大障碍，”朱教授说。

城大团队专注于自组装单层(SAM)，这是这些细胞的重要组成部分，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——一层氧化镍纳米粒子，顶部是 SAM，这是通过整合各种实验方法和理论计算实现的，”朱教授说。

为了解决这个问题，城大团队推出了一种创新的解决方案：将 SAM 锚定到固有稳定的氧化镍表面上，从而增强 SAM 在基材上的结合能。此外，他们还合成了自己的新 SAM 分子，创造了一种创新分子，可促进钙钛矿器件中更有效的电荷提取。

较高温度下效率更高

该研究的主要成果是太阳能景观的潜在转变。通过创新设计的 SAM 提高钙钛矿太阳能电池的热稳定性，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，因为它解决了之前阻碍钙钛矿太阳能电池更广泛采用的一个主要障碍。我们的研究结果可以显着拓宽这些细胞的利用范围，将其应用范围扩展到高温具有威慑力的环境和气候，”朱教授说。

这些发现的重要性怎么强调都不为过。通过增强钙钛矿太阳能电池的商业可行性，城大不仅在可再生能源市场上引入了新的参与者，而且还为潜在的游戏规则改变者奠定了基础，该改变者可以在全球向可持续和节能的转变中发挥至关重要的作用来源。

他补充道：“这项技术一旦完全商业化，将有助于减少我们对化石燃料的依赖，并为应对全球气候危机做出重大贡献。”

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