由沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)銜的國際團隊，通過在鈣鈦礦太陽能電池中引入名為CPMAC的合成分子，實現(xiàn)了電池能源轉(zhuǎn)化效率與使用壽命的雙重提升。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志。

CPMAC是一種基于巴克敏斯特富勒烯（C60）衍生的離子鹽。作為由60個碳原子構(gòu)成的黑色固體，C60長期以來是制備高效鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵組分。然而，C60雖是鈣鈦礦太陽能電池材料的首選，但其與鈣鈦礦材料間微弱的范德華力作用，導(dǎo)致界面結(jié)合不足，最終影響電池的長期穩(wěn)定性和壽命。

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大面積鈣鈦礦薄膜制備過程示意圖

為破解這一難題，團隊創(chuàng)新性地設(shè)計出源自C60的離子鹽CPMAC。它會與鈣鈦礦形成離子鍵，強化界面結(jié)合力，從而顯著提高鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性。

實驗數(shù)據(jù)顯示，采用CPMAC的電池功率轉(zhuǎn)換效率較傳統(tǒng)C60電池提升0.6%。團隊表示，這不到1%的進步，對于年發(fā)電量1吉瓦的電站而言，相當于增加了5000戶家庭的供電。

此外，在嚴苛的環(huán)境測試中，CPMAC電池展現(xiàn)出更優(yōu)異的穩(wěn)定性。當在高溫高濕環(huán)境下持續(xù)運行2000小時后，其效率衰減幅度僅為C60電池的三分之一。這種優(yōu)勢在由4個電池組成的模塊化測試中（模擬實際太陽能板結(jié)構(gòu)）表現(xiàn)得更為顯著。

團隊強調(diào)，CPMAC的奧秘在于其獨特的化學(xué)特性。它通過與鈣鈦礦形成強效離子鍵，取代了原先不牢固的分子間作用力，從而顯著減少了電子傳輸層的缺陷。