太阳能是一种很有前途的方式，可以减少我们对化石燃料能源的依赖，并选择更清洁的能源形式。多年来，利用这种可再生能源的太阳能电池已经取得了重大进展。
金属卤化物钙钛矿作为一种有前途的太阳能电池吸光材料，由于其特殊的光电特性，使其能够有效地从阳光中产生能量，因此受到了广泛的关注。
构建高功率转换效率(PCE)钙钛矿太阳能电池(PSCs)的流行选择材料是多晶甲脒碘化铅(FAPbI3)，因为它的窄能带隙。尽管FAPbI3等多晶钙钛矿具有优越的光电性能和通用性，但其晶体结构往往存在缺陷(缺陷)，不利于结构稳定性和载流子动力学，最终影响其能量转换能力。
为了填补这一空白，光州科学技术学院(GIST)的金浩范教授领导的研究小组开发了一种新的缺陷钝化策略，这是一种显着减少缺陷并提高钙钛矿太阳能电池PCE和稳定性的过程。在他们于2024年7月4日发表在《自然通讯》上的最新研究中，该团队报告称，将六边形多型(6H)[具有相同组成的不同结构形式]钙钛矿引入立方多型(3C) FAPbI3中，与同类产品相比，其PCE显着增加。
但为什么要使用6H型钙钛矿?“到目前为止，一个典型的方法是引入外部化学试剂来处理缺陷问题。然而，在钙钛矿晶体生长过程中，引入外部试剂会直接影响钙钛矿的结晶质量，因此我们的工作并不依赖于这些稳定剂。相反，我们采用了一种化学上相同的钙钛矿多型，6H多型含有一个共享角的成分，有效地抑制了钙钛矿中缺陷的形成，”Kim教授解释说。
研究人员利用过量的碘化铅和甲基氯化铵将6H钙钛矿掺入到FAPbI3中，从而创造了一种干预α-相立方多型(3C) FAPbI3的主要缺陷位点(卤化物空位，VI+)的成分。他们发现6H相改善了FAPbI3的结构完整性和载流子动力学。这使得超长载流子寿命大于18微秒，PSCs的pce为24.13%，模块的pce为21.92%(经认证的功率转换效率为21.44%)，并且具有长期运行稳定性。
研究人员认为，3C/6H异质多型钙钛矿设计可能是最接近多晶钙钛矿膜的理想结构。该研究展示了钙钛矿的工程缺陷如何加速用于个人和商业用途的先进psc的开发，例如屋顶太阳能电池板，可穿戴电子产品和便携式充电器。
“钙钛矿太阳能电池为实现碳中和和应对全球变暖提供了一个变革性的解决方案。它们的效率、多功能性和减少的环境影响使它们成为向可持续未来过渡的重要组成部分，”金教授总结道。
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希望本篇文章《GIST发布钙钛矿太阳能电池缺陷修复新进展》能对你有所帮助！
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