浙江
佳能公司近日宣布，该公司已开发出一种高性能材料，有望提高钙钛矿太阳能电池的耐用性和量产稳定性。该公司将进一步开发该技术，并计划在 2025 年开始量产。
太阳能电池作为实现脱碳社会的有效手段，正被广泛使用。如今，硅太阳能电池在家庭和企业的众多太阳能电池板中占主导地位。然而，由于使用玻璃作为基板，这些电池板只能安装在足够坚固以承受其重量的地方，这迄今为止一直是一个问题。相比之下，钙钛矿太阳能电池重量轻、可弯曲，即使使用室内照明也可以发电，因此在安装方面比硅太阳能电池具有更大的自由度。此外，由于它们不需要大量设备来制造，因此有望降低资本投资成本。出于这些原因，它们作为下一代太阳能电池备受关注。
但与此同时，也存在一些阻碍实际应用的问题。首先，众所周知，钙钛矿层（光电转换层）的晶体结构易受大气中的水、热、氧气等的影响，导致耐久性较低。此外，在制造大表面积的钙钛矿太阳能电池时，很难实现稳定的量产。人们已经认识到，需要一种覆盖钙钛矿层的结构来解决这些问题。因此，佳能利用其在开发多功能办公设备和激光打印机的关键部件感光元件过程中积累的材料技术，开发了一种用于覆盖钙钛矿层的特殊功能材料。
该材料的主要特性是能够厚厚地覆盖钙钛矿层，同时保持较高的光电转换效率，而这在传统材料中是很难实现的。该材料可以涂覆的厚度为 100-200 纳米，而传统的涂层厚度为几十纳米。通过与钙钛矿太阳能电池的发明者兼桐荫横滨大学教员宫坂疆教授的联合研究，进行了性能评估，结果证实了其改善钙钛矿太阳能电池耐久性的潜力，并有望提高量产的稳定性。人们期待解决这些障碍将有助于更广泛的使用。宫坂教授说：“通过在这些电池的层结构中添加一层这种新开发的高性能材料，我们可以期待解决量产的问题。”
佳能已于 2024 年 6 月开始运送该材料的样品，旨在与从事钙钛矿太阳能电池量产的公司合作。展望未来，该公司将致力于进一步的技术开发，并打算在 2025 年开始量产。
相关内容解析
研究提出了一种通过引入羟基酞菁钴（OHGaPc）作为钙钛矿太阳能电池钝化层的新方法，以提高其稳定性和性能。OHGaPc 是一种具有路易斯碱功能的 p 型有机半导体材料，研究表明它能够有效减轻离子缺陷，尤其是钙钛矿太阳能电池性能下降的主要原因——卤素空位。此外，OHGaPc 还能够促进电荷收集并抑制离子迁移，从而提高了稳定性和效率。这种方法简化了制造过程，并改善了钙钛矿太阳能电池的长期可行性。
研究人员将羟基酞菁钴（OHGaPc）用作钙钛矿太阳能电池的钝化层。通过一系列实验测量 OHGaPc 在稳定卤素空位和提高电荷提取方面的有效性。采用 X 射线光电子能谱（XPS）、液态核磁共振（NMR）和时间分辨光致发光（TRPL）等技术分析了该材料的相互作用及其对设备性能的影响。太阳能电池在光照下进行效率和耐久性测试，比较了有无 OHGaPc 层的性能差异。
采用一层新开发的高性能材料的钙钛矿太阳能电池的横截面 图源：公开网络
左图：采用一层新开发的高性能材料的钙钛矿太阳能电池的电子显微照片横截面。*HTL 和电极尚未应用右图：新开发的高性能材料图源：公开网络
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