普鲁士蓝框架为钙钛矿光伏稳定性提供新解

IT时代网9月27日消息，据科技日报报道，厦门大学郑南峰院士、吴炳辉教授团队在钙钛矿太阳能电池研究中取得进展。团队提出利用普鲁士蓝框架协同调控钙钛矿的材料形成、缺陷演化，以及器件运行中的离子迁移与分布，为提升钙钛矿光伏的稳定性提供了新解。9月25日，该团队联合暨南大学、清华大学等合作单位完成的相关研究成果发表在国际学术期刊《科学》。

普鲁士蓝被视为人类历史上第一种现代合成颜料，广泛用于绘画、印刷和蓝晒成像等领域。它具备的开放框架结构和混合价态中心等特殊结构与化学特性，在离子存储、离子传输和氧化还原过程的研究中展现出应用潜力。

这项研究把普鲁士蓝纳米颗粒引入钙钛矿吸光层，利用其与钙钛矿相近的晶格特征、可逆氧化还原活性和开放框架结构，使其同时参与材料形成与器件运行两个阶段的调控。研究人员发现，引入普鲁士蓝后，钙钛矿的成核、中间相转化和晶体生长过程得到有效调控，最终形成择优取向更明显、局域应变更低的薄膜；在外加电场作用下，离子的长程迁移与重新分布受到抑制，电场诱导的局域电势变化也明显减小。

为检验这一材料策略在不同器件结构与面积放大条件下的适用性，团队分别在正置和倒置钙钛矿太阳能电池中做了验证。引入普鲁士蓝后，两类小面积器件的光电转换效率均超过26%；在面积放大过程中，6厘米×6厘米正置结构模组获得23.4%的效率，30厘米×30厘米倒置结构模组获得22.9%的效率。

注：本文配图由AI生成，文中包含AI辅助创作的内容。

编辑：林一舟