三维钙钛矿晶体已成为太阳能电池的新宠,尤其当它的转换效率达到20%后,更是备受欢迎。但是,因为三维钙钛矿晶体对环境要求的苛刻,比如光照、湿度、温度,这都限制了它在实际中的应用,所以实验室中对三维钙钛矿晶体的研究还是很少。
二维钙钛矿电池有更好的稳定性。
美国能源研究部门洛斯阿拉莫斯国家实验室团队发现二维钙钛矿晶体稳定性更好。
“我们获得了一种新的由Kanatzidis集团合成的混合钙钛矿物质,即我们所说的层状钙钛矿或层状二维钙钛矿,它向我们展示了可以利用它的稳定性制造更有效的太阳能装置。我们打破了之前效率仅限于4.5%的局面,使效率提高并接近至13%。”洛斯阿拉莫斯国家实验室的资深研究员Aditya Mohite介绍。
二维钙钛矿晶体的最大优势是它的稳定性,这也是三维钙钛矿晶体的最大问题,或许也将成为它今后发展的最大阻碍。从科学的角度来说,这个结果说明要达到太阳能电池的稳定性需要以混合钙钛矿作为基础材料。
层状钙钛矿晶体将在结构的旋转上有更高的灵活度,会得到广泛的使用。研究发现二维钙钛矿晶体的优点将被用于新一代太阳能电池的设计中。Mohite总结:“研究结果主要指出采用哪种结构将会得到最稳定的装置。”
Mohite对以二维钙钛矿为基础太阳能电池的性能表现很满意。“没有根本动机表明以层状钙钛矿作为基础的太阳能电池效率会受到限制,我们期盼它的效率可以接近三维钙钛矿。”Mohite说到。
在以二维钙钛矿晶体为基础的太阳能电池可商业化时,装置的性能仍需大大改善。“最大的问题是将电池效率达到20%-25%,但前提是保证它的稳定性,”Mohite说:“我们已经知道如何达到后者,但是现在的重点是如何提高效率。”