半透明钙钛矿太阳能电池效率突破，实现高光利用率与稳定性

抖音热门 2025年08月25日 02:35 1 admin

半透明钙钛矿太阳能电池（ST-PSCs）因其在串联太阳能电池、建筑一体化光伏（BIPV）及车辆一体化光伏（VIPV）等领域的巨大应用潜力而备受关注。然而，这类电池的发展长期面临一个关键挑战：功率转换效率（PCE）与平均可见光透射率（AVT）之间的固有矛盾。为了在提升效率的同时保持高透光性，研究者们一直在探索创新的解决方案。近日，北京航空航天大学的研究团队通过分子偶极工程，引入3,5-二氟苯甲脒盐酸盐（DFBA）作为路易斯酸碱偶极分子添加剂，成功制备了光利用率高达5.10%的ST-PSCs，这一成果不仅在效率上取得了显著突破，还在热稳定性方面表现出色，为ST-PSCs的商业化应用迈出了重要一步。

该研究的核心成果体现在多个方面。首先，DFBA的引入有效调控了钙钛矿薄膜的结晶过程，显著降低了缺陷密度。通过氟离子（F⁻）与铅离子（Pb²⁺）之间的配位作用以及氢键（N–H...I/Br）在Pb[I/Br]₆⁴⁻八面体框架内的形成，DFBA与钙钛矿之间的双重相互作用不仅优化了器件的能量级对齐，还促进了界面处的电荷提取，大幅减少了开路电压（VOC）损失。实验结果显示，经DFBA改性的ST-PSCs实现了16.32%的PCE和31.22%的AVT，从而获得了5.10%的光利用率，这是迄今为止报道的ST-PSCs中最高的光利用率之一。此外，这些器件还展现出卓越的热稳定性，在85°C的氮气氛围中持续600小时后，仍能保持88%的初始PCE。这些成果不仅证明了DFBA在提升ST-PSCs性能方面的有效性，还为解决钙钛矿太阳能电池中效率与透明度之间的平衡问题提供了新的思路。

本研究的结论具有重要的科学和应用价值。通过分子偶极工程策略，研究团队成功地在保持高透光性的同时提高了ST-PSCs的效率，这对于推动半透明钙钛矿太阳能电池技术的实际应用具有重要意义。这种策略不仅为高性能ST-PSCs的设计提供了新的理论依据，还为未来在串联太阳能电池、建筑一体化光伏和车辆一体化光伏等领域的广泛应用奠定了坚实的基础。该研究展示了通过精确的分子设计和材料工程来优化钙钛矿太阳能电池性能的巨大潜力，为该领域的进一步发展提供了宝贵的参考。