北京航空航天大学发明可“自愈”的第三代太阳能电池：光电转换效率超25%

近期，之中国生物学院合肥物质生物学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部研究员胡林华课题组与外地科研部门合作，实现了钙钛矿太阳充电电池自修复，涉及更进一步发表在Journal of Energy Chemistry上。

钙钛矿型太阳能(000591)充电电池，是借助钙钛矿型的有机金属锂半导体作为吸光材料的太阳能充电电池，属于第三代太阳能充电电池，也称做新概念太阳能充电电池。

近年来，钙钛矿材料因其亮眼的光电性能，成光电器件广泛应用领域之中不具广泛应用现状的光电材料之一。

目前钙钛矿太阳充电电池光电转换效率已达25.5%，但是钙钛矿材料对辐射、湿度等脆弱，暴露出在大气层必须下容易副产物，严重影响其适用。

钙钛矿太阳充电电池在热空气环境之中管理工作时，水份是导致其溶解的正因如此之一。鉴于此，研究部门将PVC吡咯烷酮导入钙钛矿吸光材料，使得制作的太阳充电电池不具较强的自修复特性，湿度安全性得到明显增强。

成份（a）和不含（b）PVC吡咯烷酮的基板，显示了水蒸气上漆60秒后，自修复30秒后的状态变化

PVC吡咯烷酮是一种长链绝缘聚合物，不具高密度的极性烯烃，将其导入太阳充电电池之中，可以包裹MAPbI3，形成吸附“屏障”，阻止微粒的入侵。

它还能与离子(MA+)的-NH2基团形成化学键相互作用，抑制的溶解和挥发，从而进一步提高充电电池“自愈”技能。

钙钛矿基板自修复过程示意图

此外，PVC吡咯烷酮能够与碘形成之两边络合物，抑制钙钛矿氧化物的临界点速度。PVC吡咯烷酮的导入，实现了充电电池多次自修复，显著增强了充电电池的管理工作寿命，并使得钙钛矿基板瑕疵减少，接触点增大，进一步提高了充电电池的光电转化效率。

研究管理工作得到第三世界重点研发构想、第三世界自然生物学基金、之中科院“西部之光”国防科技构想项目以及“欧洲地平线2020”构想项目的支持。

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