我國學者合成一種全碳基新型結構分子，用于制備“倒置鈣鈦礦電池”器件后，可在不犧牲器件效率的前提下，大幅度提升電池器件的穩(wěn)定性。相關成果由西湖大學工學院王睿實驗室聯(lián)合浙江大學薛晶晶實驗室完成，24日發(fā)表于國際學術期刊《自然》。

據(jù)介紹，典型的鈣鈦礦太陽能電池的結構共有五層，自電池表面到內部為：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。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發(fā)生對調。

“效率、穩(wěn)定性，是評判鈣鈦礦電池‘表現(xiàn)’的兩個最關鍵的維度。”論文通訊作者、西湖大學特聘研究員王睿表示，研究團隊發(fā)現(xiàn)，“倒置鈣鈦礦電池”可以提升性能，但存在“休眠火山”式的缺陷，不夠穩(wěn)定，隨時可能發(fā)生“故障”。這個問題和電池中空穴選擇接觸層的分子材料有關。

研究團隊跳出目前分子設計的化學框架，合成了一種基于全碳基結構“芘核”的新型分子“Py3”，并基于這種分子開發(fā)出空穴選擇接觸層的新型結構。

研究人員表示，基于多項國際標準的老化測試顯示，以新型分子“Py3”構筑的“倒置鈣鈦礦電池”器件具有優(yōu)異的運行穩(wěn)定性，使用壽命可超過10000小時，遠超目前鈣鈦礦電池3000小時左右的使用壽命。