新材料让太阳能电池更高效 西浦学者研究发表于国际期刊
2022年11月08日
在全球能源危机的大背景下，降低人类对不可再生能源的依赖已成当务之急，而太阳能正是目前最佳的可持续能源之一。
太阳能电池板是由太阳能电池组成的，它通过收集太阳光中光子的能量来生产电力。然而，光子能量转换为电力的过程中存在能量流失，所以目前这一过程的效率依然较低。因此，如何提高太阳能电池的光电转换效率就成了太阳能研究的一个重点。
在近期的一项研究中，西交利物浦大学及其他国内外高校的研究人员使用了一种新型材料——功能化MXene，来改善钙钛矿太阳能电池的性能。这项研究发表在细胞出版社旗下新晋高水平国际期刊《细胞通讯·物理科学》（Cell Reports Physical Science）上。
文章的第一作者、西浦智能工程学院的博士生尹力表示，相对于传统硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池不仅具有较高的能量转换效率，更为重要的是其器件的各个核心材料较为便宜，且可溶液制备、工艺简单。“因此，钙钛矿太阳能电池具有光明的产业化前景，是现有商业太阳能电池中最具潜力的竞争者，进一步降低成本、提高效率和稳定性、推进其工业化是未来发展的必然趋势。”
尹力介绍说，钙钛矿太阳能电池是由好几层不同的薄膜材料组成的。当电池从太阳光中吸收能量时，一些带电物质会先被转移到钙钛矿层的界面处，紧接着，空穴和电子这两种分别带有正负电的粒子通过其各自的传输层向两个电极移动，从而产生电流。
“想要实现钙钛矿太阳能电池的高稳定性和高转换率，最关键的就是寻找合适的材料来制作高效的电子传输层。“
于是，该研究小组在电子传输层中加入了一种名为MXenes的新材料，让电子能够更高效地运动。“起初，我们在电子传输层里加入了普通的MXene，并没有什么明显的效果。经过两位论文导师林永义教授和赵春博士的指导后，我们意识到，略微调整MXene的化学结构或许可以调节电子传输层的电学性能，这将减少电子运动的阻碍，提高太阳能电池的性能，后续实验也证明了这个想法的可行性。” 尹力说。
“我们的研究改进了钙钛矿太阳能电池的性能，其能量转换效率已经接近现阶段市面上所有钙钛矿太阳能电池能达到的最高值25.7%，且电池的空气稳定性和运行稳定性均获得了提升。”他总结道。
（记者：金画恬 翻译：肖雨婷 编辑：胡秋辰）
2022年11月08日
