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26日，南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院黃維院士和陳永華教授團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》期刊上發(fā)布論文，研發(fā)出了在室溫和高濕度下穩(wěn)定制備黑相甲酸鈣鈦礦薄膜的策略。

金屬鹵化物鈣鈦礦作為一種人工合成材料，在2009年首次被嘗試應(yīng)用于光伏發(fā)電領(lǐng)域后，由于其性能優(yōu)異、成本低廉，從此大放異彩。2020年，光是國(guó)際兩大頂刊《科學(xué)》和《自然》上就接收了17篇關(guān)于鈣鈦礦的論文，熱度非常。全球頂尖的高校和科研機(jī)構(gòu)都投入了大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)基于金屬鹵化物鈣鈦礦材料的太陽(yáng)能電池(PSC)的早日量產(chǎn)。到目前為止，鈣鈦礦電池的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)可達(dá)20%以上。

鹵化鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)歸功于其高載流子遷移率和擴(kuò)散長(zhǎng)度以及活性層材料的可調(diào)節(jié)帶隙。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了創(chuàng)建光活性黑色過(guò)氧化物相的福爾馬林碘化鉛(α-FAPbI3)的方法，但這些方法對(duì)溫度和濕度及其敏感，不太適合大規(guī)模太陽(yáng)能電池生產(chǎn)。

然而材料受濕度和溫度的影響非常大，很容易在室溫下降解，影響電池穩(wěn)定性。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了創(chuàng)建光活性黑色過(guò)氧化物相的福爾馬林碘化鉛(α-FAPbI3)的方法，但這些路線(xiàn)對(duì)溫度和濕度敏感，不太適合大規(guī)模太陽(yáng)能電池生產(chǎn)。

日前，針對(duì)這一世界性科學(xué)難題，南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院黃維院士和陳永華教授團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，從離子液體甲胺甲酸甲酯(MAFa)中生長(zhǎng)出垂直排列的碘化鉛薄膜。

薄膜中的納米級(jí)通道降低了碘化甲胺的滲透障礙，即使在高濕度(20%至90%)和室溫(25至100)下也能快速、穩(wěn)健地轉(zhuǎn)化為α-FAPbI3。用這些薄膜制成的太陽(yáng)能電池的功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.1%，表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性：在85和連續(xù)光照壓力下，未封裝的電池在500小時(shí)內(nèi)分別保持80%和90%的初始效率。

研究提出的新方法破解了長(zhǎng)期制約鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大規(guī)模生產(chǎn)的一大世界性難題，有望幫助全面釋放鈣鈦礦的光伏潛能。

原標(biāo)題：南京工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)破解鈣鈦礦世界難題：無(wú)懼室溫高濕制成穩(wěn)定薄膜電池