中國科學家近日開發出一種新方法，以提高太陽能電池的效率和耐用性。研究人員展示了分子壓力退火（MPA）策略，這一策略使得鈣鈦礦太陽能電池在極端高溫和高濕度下，持續測試超過 2,000 小時而不受損害。這項技術由西安交通大學的研究團隊研發，能有效保護電池在製作過程中的損壞。
這項策略使得 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池達到了 26.6% 的能量轉換效率（PCE）。值得注意的是，在最大功率點追蹤下，這些設備在連續運行 16-17 小時後，仍能保持 98.6% 和 97.2% 的初始 PCE。這項研究發表在《科學》（Science）期刊上，顯示 2-吡啶乙胺與未協調的鉛陽離子形成了固態雙齒配位復合物，從而保護晶格的完整性。
在退火過程中，碘空位的實時修復發生，鉛-碘框架通過優化配體工程得以穩定，從而增強了鈣鈦礦薄膜的結構完整性和長期穩定性。這項策略使 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池達到了 26.6% 的 PCE。為了製作鈣鈦礦太陽能電池，鈣鈦礦薄膜需要加熱，這有助於鈣鈦礦晶體的生長。這些晶體是太陽能電池的主動層，能夠捕捉陽光並轉化為電力。
然而，熱量可能導致碘從表面流失，留下微小的孔洞。這些孔洞是薄弱點，會向內擴展，導致晶體結構降解，最終降低電池的效率。雖然科學家通常在損壞發生後進行修復，但這種新方法則是防止損壞的發生，根據 Tech Xplore 的報導。
研究團隊展示了將封閉層進行熱與壓力粘合至鈣鈦礦表面，能夠抑制因碘流失而引起的缺陷產生，並提升長期穩定性。團隊指出，2-吡啶乙胺形成了固態雙齒配位復合物，從而保護了晶格的完整性。根據研究，傳統的鈣鈦礦太陽能電池若達到 25% 的能量轉換效率，在 85°C 和 60% 相對濕度下，仍能保持 98.6% 的效率。
鈣鈦礦是一類材料，顯示出在太陽能電池中具備高性能和低生產成本的潛力。鈣鈦礦這一名稱源自其晶體結構。這些材料也被用於其他能源技術，如燃料電池和催化劑。常用於光伏（PV）太陽能電池的鈣鈦礦更具體來說為金屬鹵化物鈣鈦礦，因其由有機離子、金屬和鹵素組成；而在其他應用中，鈣鈦礦則可能由氧而非鹵素組成，通常是完全無機的。在這種潛在的低成本技術中，一薄層鈣鈦礦吸收光線，使帶電粒子（即電子）激發；當這些激發的電子被提取時，便會產生電能。
