2月7日，科技日报记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）获悉，该所逄淑平研究员团队开发出新型氧化锡纳米材料，并原位构建二维/三维钙钛矿异质结，有望让高效稳定钙钛矿光伏组件的商业化成为现实。相关研究成果2月6日在国际学术期刊《自然·能源》发表。
作为新一代光伏技术领域的新星，钙钛矿太阳能电池的发电效率已接近传统晶硅电池。由于其具备成本低廉、加工灵活等显著优势，受到全球科研界与企业的广泛关注。然而，钙钛矿太阳能电池内部“界面”存在诸多小缺陷，如同路面坑洼，不仅影响电流传输，还导致电池易损坏，难以实现长期稳定工作。
二维/三维异质结电荷传输示意图
此前，虽有科学家尝试通过添加二维材料修补缺陷，但修补材料在后续制作过程中易被溶剂溶解，无法达到保障电流顺利传输的目的。如何在电池底层界面构建稳定结构，一直是行业内的技术难题。为了解决这个问题，青岛能源所科研团队开发了一种新型纳米材料，命名为油胺修饰的氧化锡纳米材料。
油胺修饰的氧化锡纳米材料合成路径
研究过程中，科研团队通过将长链油胺配体接枝在氧化锡纳米颗粒表面，直至加热退火环节才被激活，在电池底层界面形成二维钙钛矿结构，与原有的三维钙钛矿结构共同构成“二维/三维异质结”。这一特殊结构如同为电池界面添加“防护膜”，使钙钛矿缺陷浓度降低到原来的十分之一，同时进一步优化了电池内部的电流传输，使小尺寸电池的光电转换效率高达26.19%，刷新了同类电池性能纪录。
使用这种新材料，研究团队还进一步制备了6×6平方厘米和10×10平方厘米的大面积钙钛矿光伏组件，其光电转换效率分别达到23.44%和22.22%，展现了卓越的工艺放大能力。
研究证明，使用该材料的钙钛矿太阳能电池在连续工作超过3000小时后，仍能保持95%以上的初始性能，远超传统钙钛矿太阳能电池，实现了优异的工作稳定性。
