合成分子提升钙钛矿太阳能电池效率和寿命

由沙特阿卜杜拉国王科技大学科学家领衔的国际团队，通过在钙钛矿太阳能电池中引入名为CPMAC的合成分子，实现了电池能源转化效率与使用寿命的双重提升。相关论文发表于新一期《科学》杂志。

CPMAC是一种基于巴克敏斯特富勒烯（C60）衍生的离子盐。作为由60个碳原子构成的黑色固体，C60长期以来是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键组分。然而，C60虽是钙钛矿太阳能电池材料的首选，但其与钙钛矿材料间微弱的范德华力作用，导致界面结合不足，最终影响电池的长期稳定性和寿命。

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大面积钙钛矿薄膜制备过程示意图

为破解这一难题，团队创新性地设计出源自C60的离子盐CPMAC。它会与钙钛矿形成离子键，强化界面结合力，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。

实验数据显示，采用CPMAC的电池功率转换效率较传统C60电池提升0.6%。团队表示，这不到1%的进步，对于年发电量1吉瓦的电站而言，相当于增加了5000户家庭的供电。

此外，在严苛的环境测试中，CPMAC电池展现出更优异的稳定性。当在高温高湿环境下持续运行2000小时后，其效率衰减幅度仅为C60电池的三分之一。这种优势在由4个电池组成的模块化测试中（模拟实际太阳能板结构）表现得更为显著。

团队强调，CPMAC的奥秘在于其独特的化学特性。它通过与钙钛矿形成强效离子键，取代了原先不牢固的分子间作用力，从而显著减少了电子传输层的缺陷。