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延長2倍！新分子有望大幅提升鈣鈦礦電池壽命
2024年07月26日 13:42:11
來源：化工儀器網 點擊量：4318
近日，西湖大學的王睿實驗室聯合浙江大學薛晶晶團隊，開發出的一種新分子——Py3，有望將鈣鈦礦電池的使用壽命延長近兩倍，同時提升其光電轉化效率至26.1%。
【化工儀器網 行業百態】在當今能源轉型的背景下，鈣鈦礦太陽能電池因其高效率和低成本的潛力備受矚目。然而，這些電池的壽命限制一直是科研界亟待解決的問題。近日，西湖大學的王睿實驗室聯合浙江大學薛晶晶團隊，開發出的一種新分子——Py3，有望將鈣鈦礦電池的使用壽命延長近兩倍，同時提升其光電轉化效率至26.1%。
近幾年，科研人員發現，倒置鈣鈦礦電池的效率可與正置鈣鈦礦電池相媲美，且穩定性更強，與疊層器件的兼容性也較好。因此，倒置鈣鈦礦電池成為新的研究熱點。
王睿介紹，典型的鈣鈦礦電池共有五層，在正置鈣鈦礦電池中，自電池表面到內部依次為透明導電氧化物、電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴選擇接觸層、金屬電極；而在倒置鈣鈦礦電池中，電子傳輸層和空穴選擇接觸層的位置對調，其余幾層不變。Py3分子主要針對倒置鈣鈦礦電池而開發。
然而，王睿團隊發現倒置鈣鈦礦電池存在一些缺陷，其與基于小分子的空穴選擇性接觸層有關。該層是正電荷的“交通要道”，是實現倒置鈣鈦礦電池高效穩定的關鍵組成部分。
為解決這一問題，王睿團隊聯合浙江大學薛晶晶團隊，嘗試構建一種全新的共軛母核。他們拋棄傳統設計思路，把目光投向具有本征穩定性的全碳基結構——芘核。最終，研究團隊成功合成基于芘的共軛母核分子Py3，并開發了新型空穴選擇接觸結構。
實驗測試顯示，采用Py3分子作為空穴選擇性接觸層的鈣鈦礦電池，光電轉化效率顯著提高至26.1%；此類鈣鈦礦電池器件運行壽命超1萬小時。而在現階段，鈣鈦礦電池的使用壽命約為3000小時。
據悉，研究團隊未來將繼續優化Py3的分子設計，以期進一步提高鈣鈦礦電池的性能。此項研究成果不僅展現了科研人員在新材料領域的創新思維與探索精神，也為鈣鈦礦太陽能電池的未來應用鋪平了道路，有望加速其在光伏等眾多產業中的應用，從而促進我國可持續發展和綠色能源發展。
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