香港城市大学研究人员在开发钙钛矿太阳能电池稳定性钝化层方面取得突破

在太阳能技术方面的重大进展中，香港城市大学（CityUHK）的研究团队开发出了一种开创性的活性钝化剂，显著提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率。

该研究由香港城市大学工程学院副院长兼系统工程系教授冯宪平教授领导，这种创新涂层模仿了药物中的缓释胶囊，能够持续释放化学物质以修复由水和热等环境压力源引起的缺陷，成为下一代钙钛矿光伏技术的一个有前景的解决方案。

在与牛津大学的亨利·J·斯奈思教授和香港城市大学香港清洁能源研究所副主任叶信立教授的合作下，题为“《水和热激活的钙钛矿光伏动态钝化》”的研究论文最近在知名科学期刊《自然》上发表。

钙钛矿太阳能电池以其将阳光转化为电能的惊人能力而闻名，是下一代太阳能电池的有力竞争者。然而，由于长期储存和操作稳定性的担忧，它们并未得到广泛应用。为了提高其性能和可靠性，已经开发了各种钝化策略，但难以解决操作期间长期暴露于水和热后产生的新缺陷。

为了克服这些挑战，研究团队使用一种特殊材料开发了新的“活性”钝化剂。新开发的钝化剂利用动态共价键，在暴露于水分和热量时激活，从而使其能够响应环境因素产生新的钝化剂。这种创新方法允许对钙钛矿太阳能电池进行实时修复和维护。

广泛的实验表明，该钝化剂显著提高了钙钛矿太阳能电池的性能和耐久性。这种新的钝化策略实现了超过25%的光电转换效率，并在高温和潮湿条件下保持了1000多小时的操作稳定性。

“在钙钛矿表面应用活性钝化剂增强了它们对水分和热量等环境因素的抵抗力。这提高了钙钛矿太阳能电池在炎热潮湿条件下的稳定性，为应对环境压力源提供了一种动态、响应式的方法，”该研究的第一作者、冯教授团队的研究助理王为亭博士解释说。

“想想植物和其他生物对各种天气条件的适应力，而钙钛矿太阳能电池在几个月内就会退化。关键的区别在于生物体能够再生和修复不断发展的缺陷。通过纳入一种在操作过程中动态修复的钝化机制，我们可能为钙钛矿或其他电子设备解锁这种再生概念，”冯教授说。

研究团队目前正与行业合作伙伴合作，将这项技术应用于解决钙钛矿太阳能电池在制造和操作阶段中的离子迁移和不稳定性问题。使其更加稳定和可靠有助于使这些太阳能电池更具商业可行性。这项技术还可以用于其他应用，如微电子设备的抗氧化和界面接触工程。

冯教授和亨利·J·斯奈思教授是该论文的通讯作者。