科技日报记者 金凤
当人类面临气候变暖和能源、水资源短缺的挑战时，寻找利用太阳光热的新途径、提升利用太阳光热的能力，成为人类社会可持续发展的题中之义。
7月27日，记者从南京航空航天大学获悉，中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林团队，采用全新的基于气相的钙钛矿处理方法，突破了以往液相法难以均匀制备大面积钙钛矿电池器件的局限，显著提升了钙钛矿电池的效率和稳定性，制备出光电转化效率超过18%、超过200平方厘米的钙钛矿太阳能电池。同时，该电池可以持续运行寿命超过4万小时（等效户外运行寿命超25年），刷新世界纪录。这为钙钛矿太阳能电池走向应用提供了新策略。相关论文近日刊发于国际学术期刊《科学》。
论文的共同通讯作者、南京航空航天大学教授张助华介绍，当前，小于0.1平方厘米的小面积金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过26%。然而，钛矿太阳能电池仍面临着长期运行稳定性不足的难题。针对这一难题，科学家们研发出液相处理等方法来钝化钙钛矿材料表面的缺陷，抑制材料运行环境下的老化，从而得到能稳定运行达数千小时的钙钛矿太阳能电池，但器件的尺寸仅为数平方厘米，无法满足商业化需求。
“基于液相的钙钛矿电池处理方法，虽然能显著提升小面积电池器件的效率和稳定性，但在制备大面积钙钛矿太阳能电池时，钝化剂和钙钛矿薄膜反应速度不均，导致薄膜钝化效果不佳。”论文的第一作者、南京航空航天大学教授赵晓明解释说。
如何在保持较高的光电转化效率的前提下得到大面积长效稳定的钙钛矿太阳能电池，便成为重大技术挑战。
此次研究中，郭万林团队开创性地采用了一种全新的基于气相的处理方法——气相氟蒸汽处理方法。
“气相氟化处理让氟化氢在空气中均匀地分布，与钙钛矿薄膜进行反应，形成稳固的化学键，抑制薄膜缺陷的形成，并锚定薄膜表面附近的阴离子。”郭万林介绍，与传统的液相处理方法相比，氟蒸汽处理让钙钛矿薄膜更均匀地被钝化，从而使薄膜大面积均匀地展现出长的光致发光寿命，同时显著减少了诱发材料降解的缺陷源。
郭万林表示，该研究为制备满足商业化要求的太阳能模组和器件打下了基础，加快了钙钛矿太阳能电池从基础研究到商业化应用的进程。
责任编辑：李梦一
