北京
氧化锆的高介电常数可屏蔽电池免受电波动影响，并防止电荷积聚。
一种新型太阳能电池实现了经独立认证的2.014伏开路电压。这是该类器件有报告以来的最高数值之一。该器件还实现了34.0%的实验室功率转换效率，认证测试确认其稳态效率为33.5%。它由苏州大学和隆基中央研究院的科学家开发。
叠层太阳能电池将钙钛矿顶层叠放在标准硅基底之上，以比普通电池板捕获更多阳光。然而，工程师在试图提升性能时长期遭遇瓶颈。
织构化硅的粗糙表面使生长平滑钙钛矿层变得困难。除此之外，电荷常常在埋底界面被捕获并损失，而空穴必须从该界面离开电池。这种能量损失被称为非辐射复合。
过去修复这一缺陷的尝试造成了令人沮丧的两难困境。对界面进行处理减少了电荷损失，但也会形成绝缘势垒，减慢电流流动。
利用界面设计进行纳米级工程
研究团队通过设计一种超薄支架解决了这一权衡。他们没有施加平坦的绝缘层，而是将分离的单斜氧化锆（ZrO2）纳米颗粒置于电池的导电氧化物和分子单层之间。
这种斑点状布局以两种方式发挥作用。首先，纳米颗粒调节表面能，使液态钙钛矿溶液均匀铺展。这会产生致密、无空隙且晶粒更大的薄膜。
“其次，离散的纳米颗粒在界面处形成纳米级局域接触，”研究人员在新闻稿中表示。“氧化锆区域提供场效应钝化，抑制非辐射复合，而暴露的单层通路则保持高效的空穴提取。”
氧化锆还具有高介电常数，可屏蔽电池免受电波动影响，并防止电荷积聚。化学测试表明，纳米颗粒与单层形成了强Zr–O–P键，构建出双锚定网络，将界面牢固地结合在一起。
面向项目前景的性能验证
团队进行了多项测试，以验证电池在内部的工作表现。显微检查显示，整个处理表面上的电流平稳。时间分辨测量证实，载流子寿命几乎延长了一倍，从1.46微秒升至2.81微秒。
冠军电池的效率达到34.0%，开路电压为1.997 V，电流密度为20.36 mA cm⁻²，填充因子为83.62%。
至关重要的是，该器件没有迅速退化。在室温下连续模拟太阳光照射2000小时后，封装电池仍保持其初始效率的84%。
新闻稿总结道：“结果表明，经过精心图案化的绝缘界面可以改善钙钛矿薄膜生长并抑制复合，同时不阻碍电荷提取。这种纳米级界面设计为开发更高效、更耐用的钙钛矿/硅叠层太阳能电池提供了实用策略。”
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