我國(guó)合成一種全碳基新型結(jié)構(gòu)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(guān)成果由西湖大學(xué)工學(xué)院王睿實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合浙江大學(xué)薛晶晶實(shí)驗(yàn)室完成，24日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

據(jù)介紹，典型的鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)共有五層，自電池表面到內(nèi)部為：透明導(dǎo)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(duì)調(diào)。

“效率、穩(wěn)定性，是評(píng)判鈣鈦礦電池‘表現(xiàn)’的兩個(gè)最關(guān)鍵的維度。”論文通訊作者、西湖大學(xué)特聘研究員王睿表示，研究團(tuán)隊(duì)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(shí)可能發(fā)生“故障”。這個(gè)問題和電池中空穴選擇接觸層的分子材料有關(guān)。

研究團(tuán)隊(duì)跳出目前分子設(shè)計(jì)的化學(xué)框架，合成了一種基于全碳基結(jié)構(gòu)“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(jié)構(gòu)。

研究人員表示，基于多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的老化測(cè)試顯示，以新型分子“Py3”構(gòu)筑的“倒置鈣鈦礦電池”器件具有優(yōu)異的運(yùn)行穩(wěn)定性，使用壽命可超過10000小時(shí)，遠(yuǎn)超目前鈣鈦礦電池3000小時(shí)左右的使用壽命。