使用吡咯二唑添加剂，研究人员提高了钙钛矿薄膜的稳定性，并实现了20.3%的认证效率。
由中国电子科技大学领导的全球研究团队在钙钛矿太阳能技术方面取得了突破。
通过将吡咯二唑（PZ）添加到碘化甲脒（FAI）基钙钛矿薄膜中，研究人员提高了钙钛矿层的稳定性，并实现了在空气中使用槽模涂层的大规模生产。
钙钛矿太阳能电池有两种主要结构：传统的“n-i-p”和倒置的“p-i-n”。在倒置结构中，空穴选择性接触（p）位于底部，而电子传输层（n）位于顶部。这种设计允许光通过空穴传输层（HTL）进入，这与n-i-p电池不同，在n-i-p电池中照明通过电子传输层（ETL）发生。
据《光伏杂志》报道，该研究的通讯作者李世斌表示：“我们通过固定化策略调节钙钛矿的结晶过程，实现了均匀结构钙钛矿薄膜的可扩展制备。”。
提高效率和耐用性
PZ添加剂在结晶过程中对碘化铅（PbI2）和FAI的稳定起着关键作用。研究人员发现PZ与PbI2形成强刘易斯酸碱对，与FAI形成氢键。这种相互作用减少了胶体聚集，改善了薄膜的均匀性并防止了缺陷。
该团队开发了一种多层太阳能电池结构，由透明的氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃衬底，溅射镍（II）氧化物（NiOx）膜，甲基取代咔唑（Me-4PACz）层，钙钛矿膜，巴克敏斯特富勒烯（C60）电子传输层，根碱（BCP）缓冲层和铜（Cu）触点组成。
Me-4PACz涂层采用叶片涂层，然后在露天条件下通过槽模涂层沉积钙钛矿。实时分析表明，这种方法减缓了晶体生长，同时在整个薄膜中保持均匀的结晶，产生了大而均匀的钙钛矿颗粒。
使用这种方法开发的微型太阳能组件达到了21.5%的峰值效率和20.3%的认证效率，这是孔径面积超过50 cm²的倒置钙钛矿太阳能组件的最高效率之一。该模块还表现出长期稳定性，在相对湿度为65%的空气中连续暴露1000小时后，仍能保持94%的初始效率。
未来大规模太阳能的应用
该实验使用了3.94英寸× 3.94英寸（10厘米× 10厘米）的钙钛矿太阳能组件，其中包含11个连接的子电池。中国国家测量与测试技术研究院验证了这些模块的性能。
对孔径为56.5 cm²的模块进行进一步测试表明，pz增强模块的效率从18.2%提高到21.5%。然而，PZ添加剂的变化（标记为PZ- i和PZ- ii）的影响很小或有负面影响，分别达到17.9%和17.0%。
“我们将专注于优化大面积钙钛矿-硅串联太阳能电池的效率和稳定性，”研究人员表示，强调了该团队未来的研究方向。
这一创新可能导致更高效和可扩展的太阳能电池板生产，使钙钛矿技术更接近广泛的商业应用。
这项研究发表在《自然通讯》杂志上，来自电子科技大学、广州大学、中国计量学院和法国巴黎化学研究所的科学家参与了这项研究。
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