近日,由都灵理工大学、洛桑联邦理工学院、米兰理工大学和意大利技术研究院纳米科技中心组成的一个钙钛矿实验研究团队,在美国《科学》杂志上发表题为“提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性”的研究论文,该项研究解决了钙钛矿太阳能电池转换中的关键问题。

钙钛矿太阳能电池技术被“世界经济论坛”评为2016年十大最有前景的技术之一。瑞士洛桑联邦理工学院长期致力于钙钛矿在太阳能转换装置中的应用研究,其研究成果表明,该材料有望在2020年之前实现大规模应用。全球多所大学和研究机构都投入人力和财力开发钙钛矿太阳能电池,使钙钛矿太阳能电池的转换效率大大提高,在过去的六年里提高了5倍以上,但是,要达到规模化工业生产阶段,尚有局限。比如,当被暴露于紫外线和大气湿度中,钙钛矿太阳能电池会有相当大的效率损失,其性能在短时间内会急剧退化。

发表在《科学》上的这篇论文解决了这一关键问题,研究人员设计并提出用一种创新性的聚合物材料涂层(微米厚氟化层),充当防湿屏障,确保太阳能电池板的自清洁特性,从而有效抵制钙钛矿太阳能电池的老化。

这种聚合物涂层通过快速光聚合技术产生,经济成本低、环境影响小,在发光分子的强化作用下,能够将太阳光辐射中的紫外光转换成太阳能电池中的无害光线。测试结果显示,其转换效率达到19%,具有出色的稳定性,这些特性确认了这种新型太阳能转换技术的应用前景。

在意大利,都灵理工大学、米兰理工大学和意大利技术研究院等机构的研究人员正在就这一极具前景的领域开展研究。比如,位于都灵的意大利技术研究院可持续未来研究中心和位于米兰的纳米科技中心,致力于钙钛矿太阳能电池板的效率研究。在石墨烯实验室,科研团队正在研究如何将石墨烯和其它二维材料纳入到这些新的太阳能电池中。

钙钛矿(Perovskite)这一单词是为纪念俄罗斯帝国法院的Lev Perovskiy部长——一个伟大的矿物收藏家而创造,由古斯塔夫·罗斯(Gustav Rose)于1840年提出。钙钛矿是具有特定晶体结构的立方形不透明晶体,包含的元素范围很广,能够吸收全部的太阳光谱,具有多种物理特性,是优良导体。