科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致新太陽(yáng)能電池損壞的確切機(jī)制，并提出了一個(gè)可能的解決方案。

太陽(yáng)能電池利用來(lái)自太陽(yáng)的能量，提供了一種替代不可再生能源，如化石燃料。然而，它們面臨著昂貴的制造工藝和低效率的挑戰(zhàn)——將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為可用能源的數(shù)量。

鈣鈦礦是為下一代太陽(yáng)能電池開發(fā)的材料。盡管與傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池板相比，鈣鈦礦的制造更靈活，成本更低，而且效率也差不多，但鈣鈦礦含有有毒的鉛物質(zhì)。因此，研究人員正在研究鈣鈦礦使用鉛替代品的版本。

隨著創(chuàng)紀(jì)錄的PCE超過(guò)13％，由于進(jìn)行了大量的研究工作，錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的競(jìng)爭(zhēng)力一直穩(wěn)步提高。但是，鈣鈦礦錫太陽(yáng)能電池的器件性能相對(duì)于Pb同行而言以較慢的速度發(fā)展，這主要是由于其在周圍環(huán)境條件下的穩(wěn)定性較差。這些材料的這種穩(wěn)定性問(wèn)題主要與Sn2+容易氧化為Sn4+有關(guān)，這也已知會(huì)在鈣鈦礦中引入p型自摻雜。反過(guò)來(lái)，這導(dǎo)致單分子電子-空穴復(fù)合的速率很高，因此導(dǎo)致太陽(yáng)能電池性能不佳。許多策略已探索解決這些問(wèn)題，其中包括使用SNX的添加劑以減輕自摻雜，以及引入的本質(zhì)上更穩(wěn)定的低維相。但是，這些方法不能完全解決問(wèn)題，因此需要對(duì)鈣鈦礦的分解途徑進(jìn)行充分的闡明，才能更有效地解決穩(wěn)定性瓶頸。

使用錫代替鉛的版本有希望，但很快就會(huì)退化。現(xiàn)在，帝國(guó)理工學(xué)院和巴斯大學(xué)的研究人員展示了鈣鈦礦是如何降解為碘化錫的，而碘化錫暴露在水分和氧氣中，就會(huì)形成碘。這種碘幫助形成更多的碘化錫，導(dǎo)致循環(huán)降解。

該團(tuán)隊(duì)還展示了鈣鈦礦中關(guān)鍵層的選擇如何減緩環(huán)境條件下的降解并提高穩(wěn)定性。他們希望這將有助于研究人員設(shè)計(jì)出更穩(wěn)定、高性能的錫鈣鈦礦，顯示出作為新型太陽(yáng)能電池的潛力。

帝國(guó)理工學(xué)院化學(xué)系的首席研究員賽義夫·哈克教授說(shuō)，了解這一機(jī)制將幫助我們克服這項(xiàng)令人興奮的新技術(shù)的一個(gè)主要障礙。我們的研究結(jié)果還將有助于設(shè)計(jì)穩(wěn)定性更好的鈣鈦礦錫材料，為更便宜、更靈活的太陽(yáng)能收集設(shè)備鋪平道路。”