鈣鈦礦太陽能電池以其低廉的加工成本和出色的光伏質(zhì)量而作為下一代太陽能電池材料備受關(guān)注。但是，由于它們的關(guān)鍵材料鈣鈦礦易受光照和濕氣的影響，因此很難將它們商業(yè)化。

最近，POSTECH研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種有機(jī)間隔分子添加劑，可以同時提高光電效率和鈣鈦礦的穩(wěn)定性。

由趙基元教授和博士領(lǐng)導(dǎo)的POSTECH研究團(tuán)隊(duì)?；瘜W(xué)工程系的候選人Sungwon Song通過大幅度降低晶體內(nèi)部缺陷的濃度以及通過引入新的有機(jī)間隔物分子添加劑來提高鈣鈦礦的耐濕性，成功地制造了高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池在鈣鈦礦晶體中。該研究作為封面文章發(fā)表在最新一期的《先進(jìn)能源材料》上，《先進(jìn)能源材料》是能源領(lǐng)域最權(quán)威的期刊之一。

通過添加有機(jī)間隔離子來解決該問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種混合鈣鈦礦光伏層，其中二維和三維鈣鈦礦共存。有機(jī)間隔物在3-D鈣鈦礦晶體的表面上產(chǎn)生二維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)充當(dāng)穩(wěn)定層，由于其具有拒水特性，因此可以提高抗潮性。

另外，首次發(fā)現(xiàn)這種新引入的有機(jī)間隔物使二維和三維鈣鈦礦晶體界面的機(jī)械應(yīng)力最小化，從而促進(jìn)了3-D鈣鈦礦晶體的核生成和生長。結(jié)果，顯著減少了光反應(yīng)層(3-D鈣鈦礦晶體)的內(nèi)部缺陷。

該研究小組開發(fā)的太陽能電池實(shí)現(xiàn)了21.3%的效率，并確保了水分穩(wěn)定性，即使在60%的相對濕度條件下保持500小時后，仍能保持其初始效率的80%以上。

“這項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)高性能和穩(wěn)定的鈣鈦礦型太陽能電池提供了有機(jī)間隔分子設(shè)計(jì)的新視角，”主持該研究的趙基元教授說。他補(bǔ)充說：“預(yù)計(jì)它將成為可有助于鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)商業(yè)化的一種源技術(shù)。”