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日本国家材料科学研究所开发了一种耐用的钙钛矿型太阳能电池,面积仅为1平方厘米,能够在阳光下以超过20%的光电转换效率(即发电效率)连续发电1000多个小时。由于这种太阳能电池可以在大约100℃的温度下在塑料材料表面制造,因此这项技术将能用于开发轻型、多功能的太阳能电池。 大多数钙钛矿型太阳能电池都有相似的发电机制。当钙钛矿层吸收阳光时,会产生电子和空穴。然后,这些电子和空穴分别迁移到相邻的电子传输层和空穴传输层,它们在此处流动以产生电流。为了同时提高钙钛矿型太阳能电池的效率和耐用性,这些层和它们之间的界面需要使电子和空穴能够更自由地通过,同时使界面不透水分子。 该研究团队在电子传输层和钙钛矿层之间的界面中添加了含有疏水氟原子(5F-phz)的肼衍生物。这种界面成功地阻止了穿透电子传输层的水分子与钙钛矿层接触,从而提高了太阳能电池的耐久性。该界面的使用还减少了钙钛矿层表面形成的结晶缺陷的数量,这是导致发电效率下降的一个原因。此外,该团队在空穴传输层和钙钛矿层之间的界面添加了一种膦酸衍生物(MeO-2PACz),最大限度地减少了空穴传输层中缺陷的形成,从而提高了太阳能电池的发电效率。