[科技资讯] 新生代电池崛起 全无机钙钛矿太阳能电池有望缓解能源危机

21世纪以来，全球经济增长导致的能源消耗已经达到了空之前的水平，环境污染日益严重。全世界的研究人员都致力于开发新的绿色能源和可再生资源，以确保能源的正常供应，减少对环境的破坏。如今，硅基太阳能电池虽然已经发展了50年并得到广泛应用，但由于原材料昂贵，生产已经到了瓶颈期。幸运的是，在此期间出现了许多新技术，包括有机-无机复合钙钛矿太阳能电池(organic & ndash有机混合钙钛矿太阳能电池)和全无机钙钛矿太阳能电池。其中，有机-无机复合钙钛矿电池的光电转换效率较高，但当温度达到85℃时，其有机部分会分解。相反，尽管全无机钙钛矿的光电转换效率较差，但在高温下具有较好的热稳定性，甚至可以应用于沙漠等极端环境。

因此，香港城市大学的研究团队近年来一直在积极探索提高全无机钙钛矿光电转换效率的途径。全无机钙钛矿电池光电转换效率低的主要原因是钙钛矿的制备涉及快速结晶过程，有时表面或晶界会出现一些缺陷，使电荷无法自由流动，阻碍电流的形成，造成开路电压严重损失。因此，在制备钙钛矿的过程中，他们加入了一种特殊的小分子6t1c-4f，以减少表面或晶界缺陷。结果表明，6t1c-4f钝化后，开路电压从1.10v显著提高到1.16v，填充因子(电子是否被有效收集)和短路电流得到改善。结果还表明，连续辐照350小时后，电池的能量转换效率仅下降约15%。这表明，添加6t1c-4f钝化钙钛矿表面，不仅可以保护钙钛矿表面免受水分、氧气和光的影响，而且可以增加晶粒，有效减少晶界缺陷和电流损耗，从而提高全无机钙钛矿电池的光电转换效率和稳定性。

据报道，香港城市大学新开发的全无机钙钛矿电池光电转换效率为16.1%，经中国计量科学研究院认证的效率高达15.6%。

本研究由香港城市大学副校长、化学与材料科学讲座教授任光宇教授主持。他是钙钛矿研究的带头人，相关论文被广泛引用。他指出，这一研究成果的突破在于找到了一种简单的方法来制作一种既有光电转换效率又有稳定性的全无机钙钛矿电池。他认为全无机钙钛矿电池的光电转换效率有进一步提高的潜力。

他还指出，他们的全无机钙钛矿电池的结构设计是倒装，适合制作叠层太阳能电池。叠层太阳能电池的特点是可以同时吸收不同光谱的太阳光，因此科研界预计未来其光电能量转换率可以超过30%。

任教授还表示，虽然研究人员对钙钛矿电池的研究只有十年左右的时间，但钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经从最初的3.8%急剧上升到25%以上，接近常用的硅基太阳能电池。此外，钙钛矿采用溶液制成，不仅易于制造，易于批量生产，而且需要硅基太阳能电池所需能量的十分之一，具有很大的应用潜力。如果商业化，肯定有利于解决当前的能源危机。