韩国研究团队通过使用一种新型添加剂4PTSC，提高了锡卤化物钙钛矿太阳能电池的效率和寿命。这种增强使太阳能电池能够长时间保持高性能，有望提供更便宜、更可持续的能源解决方案。
将4PTSC用作多功能添加剂可显著改善锡卤化物钙钛矿的晶体生长，减少通常影响效率的缺陷数量。此外，由于这种化合物的化学性质，氧化和水分渗透被降至最低，从而提高了材料的耐用性。
鉴于当前的能源危机和气候变化，太阳能正成为越来越有吸引力的能源解决方案。随着太阳能电池板的采用范围不断扩大，从广阔的农村地区到密集的城市景观，研究人员正在努力推进现有的光伏技术，并在可持续性方面取得新的突破。
虽然许多光伏材料都在研究中，但钙钛矿无疑是最有前途的，因为它们具有低成本生产和更高效率的潜力。特别是锡卤化钙钛矿(Sn-HPs)是性能卓越的铅基钙钛矿的有力替代品。鉴于锡对环境的毒性远低于铅，对Sn-HPs的研究是具有前景的。
遗憾的是，由Sn-HPs制成的钙钛矿太阳能电池(PSCs)仍面临一些亟待解决的挑战。具体来说，生产过程中快速无序的结晶会导致钙钛矿层晶体结构出现缺陷，从而降低转换效率。此外，Sn-HPs稳定性低，对湿气和环境条件敏感，从而限制了由其制成的钙钛矿太阳能电池的整体寿命。
现在，韩国的一个研究团队可能已经找到了解决这些问题的优雅而有效的方案。在最近发表于《先进能源材料》的研究中，该团队发现，在Sn-HPs的生产过程中引入4-苯基硫代氨基甲酰肼(4PTSC)作为添加剂，可以提高PSC的性能。
通过常规Sn-HP PSC与含有建议添加剂的Sn-HP PSC之间的广泛分析和实验比较，研究人员展示了4PTSC作为添加剂的多重功能。 “我们特意选择了一种多功能分子，它既可以作为配位化合物和还原剂，又可以钝化缺陷的形成，提高稳定性，”领导这项研究的中央大学副教授Dong-Won Kang解释道。
但这又意味着什么呢?
由于4PTSC具有配位配体的功能，因此能够有效调节晶体生长过程。一方面，4PTSC分子中的π共轭苯环能够促进晶体生长的优先取向，从而最大程度地减少缺陷的形成。有趣的是，4PTSC还能够通过4PTSC和SnI2的化学配位钝化任何形成的缺陷。这反过来又保护了钙钛矿表面，防止未配位的Sn2+和卤化物离子参与不必要的反应。此外，4PTSC中的-NH2亲核位点进一步阻碍了SnI2的氧化和离子迁移，提高了钙钛矿的稳定性。
性能和可持续性影响
有了这种强大的添加剂，研究人员能够生产出性能前所未有的光伏太阳能电池。"4PTSC改良器件的峰值效率达到12.22%，开路电压提高0.94V，并表现出卓越的长期稳定性，即使在没有封装的环境条件下，经过500小时仍能保持初始功率转换效率的近100%，经过1200小时仍能保持约80%。这与对照组在最初的300小时内观察到的明显退化不同，"Kang强调道。
鉴于锡-羟基磷化物的制造成本相对较低，且性能良好、耐用性极佳，这项研究的结果将为更易获取且更耐用的太阳能电池板铺平道路。反过来，这有助于降低普通民众的能源成本，同时符合当前的可持续发展目标。Kang总结道:"解决锡-羟基磷化合物的关键挑战并显著提高其性能，符合我们为开发高效、可持续的可再生能源解决方案做出贡献的目标，从而推进绿色技术的发展，促进可持续的未来。"
研究人员希望在这个不断发展的研究领域继续努力，从而引发一场清洁能源生产方式的变革。
编译自/scitechdaily