在过去几年里，将钙钛矿作为太阳能电池材料的研究越来越多。最近，发表在《今日材料》杂志上的一项新研究(“用于p – I – n反钙钛矿太阳能电池的纳米多孔p型NiOx电极在空气中可以稳定存在”)揭示了如何提高这些太阳能电池的寿命。
来此韩国Chonnam National大学的作者 Chang Kook Hong博士解释道：“尽管人们对钙钛矿在太阳能能源方向的应用有着很多期待，但提高钙钛矿的稳定性才是最具挑战的一项任务。”
钙钛矿是所有具有相同特定形式的钙钛矿氧化物晶体结构的矿物的总称，而这种钙钛矿于1839年在俄罗斯乌拉尔山脉首次被发现，并命名为俄罗斯矿物学家L. A. Perovski。钙钛矿的独特结构具备的特定性质可以通过改变形成它们的各种阳、阴离子来调整。 基本上，该结构具有化学通式ABX3，其中’A’和’B’表示在尺寸上非常不同的带正电荷的金属阳离子，而’X’是带负电荷的阴离子， 在晶体中它们将于金属阳离子连接在一起。
在实验室中可以用很低的成本来合成钙钛矿，并与太阳能薄膜相融合。所谓阳离子，不必一定是金属离子，也可以是一些带正电荷的离子比如说，铵离子或者一种有机物的离子，而且所加入得A和B尺寸大小是不同的，当一个合适的负离子产生，它们的结合就会导致钙钛矿的结构。
Dr. Hong和他的同事一起研究了一种称为共沉淀法的方法，这种方法可以用来制造纳米多孔氧化镍作为钙钛矿太阳能电池的HTL薄膜，这种钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层是由FAPbI3和MAPbBr3组合成的，在电化学会议中确定，空位与负电子是等效的，FAPbI3是碘化甲铵铅，MAPbBr3是溴化铵铅。此外，他们使用更加符合空气动力学的无机氧化锌纳米颗粒化合物作为ETL来防止钙钛矿层受到空气杂质影响。
作为研究报告作者之一的Sawanta Mali博士表示：“我们研发了一种可以制造符合空气动力学的钙钛矿的简单方法，使HTL和ETL金属氧化物基体保护层可以更高效率的吸收钙钛矿。我们的主要目的就是解决之前传统添加剂的冗长实验过程和高昂价格费用、利用低成本原料替代不稳定的HTLS以及无机空气稳定P—N型金属氧化物等问题。”
使用这些钙钛矿器件结构进行初步的实验测试表明，功率转换效率大概为19.1%。电流密度接近23mA/cm2时，可产生电压1.076伏特。重要的是，这种设备可以在使用五个月内仍然保持着80%的高效率水平。
科研团队建议他们的方法可以致使钙钛矿的太阳能电池更加高效和符合空气动力学，Hong博士表示：“然而，这项技术不仅仅局限于实验室的小规模，利用这些设备架构使大规模的生产制造也是有可能实现的。”
原文来自nanowerk
化学慧纳米材料系列产品
