20.5%! 钙钛矿太阳能电池的新记录

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钙钛矿薄膜太阳能电池不断的刷新着太阳能转换效率的记录，在光伏发电领域极具应用前景。钙钛矿的典型组成为ABX3，其中A和B是阳离子，而X为阴离子，其典型的晶体结构如下图所示。这种稳定的立方相结构具有较高的开路电压（Voc）和短路电流（Jsc）。通过改变钙钛矿中卤素阴离子的组成来调节钙钛矿的带隙，Snaith和其合作者制备了串接型太阳能电池，实现了17%的太阳能转化效率。（Science. 2016 Jan 8;351(6269):151-5. doi: 10.1126/science.aad5845.）一些研究成果表面，在光的诱导性，钙钛矿材料的结构会发生变化，对材料的光电性质，转化效率和使用寿命都有着很大的影响。显然，材料在光照条件下的动态变化过程影响着材料的性能，而原位的观察和监控材料的结构变化对于理解在光诱导条件下的微观结构变化和材料性能之间的关系非常重要。

今天上线的这篇Science论文（Tsai et al., Science 360, 67–70 (2018)）发现，在持续的光照条件下，太阳能薄膜电池中的晶体结构会发生均匀的膨胀，能够有将太阳能电池的效率从18.5%提高到20.5%。研究表明，这种晶格的扩展能很好的缓冲晶格应力，从而降低钙钛矿界面之间的能垒，进而提高开路电压和填充因子。与此同时，这种光诱导的晶格膨胀不会降低钙钛矿电池的使用寿命，在1个太阳的光照强度下能够持续使用1500小时以上。

光诱导晶格膨胀和结构分析

同第一作者：Hsinhan Tsai

通讯作者：Wanyi Nie and Aditya D. Mohite  

单位：LANL, Los Alamos, NM 87545, USA