導讀：國際科學家團隊制造的鈣鈦礦太陽能電池在其最大功率點連續(xù)運行1,000小時后幾乎保持了最初21%的所有效率。研究人員將這種性能歸功于他們發(fā)現(xiàn)了一種添加劑，該添加劑可以“阻止”導致設備退化的離子，并希望他們的工作有助于加深對鈣鈦礦光伏效率和穩(wěn)定性之間關系的理解。

鈣鈦礦太陽能電池以其高效潛力和低成本生產而聞名。在不影響效率的情況下解決對水分和其他環(huán)境大氣條件的長期穩(wěn)定性和敏感性問題，將是提高太陽能電池和組件性能的重要一步，科學家們已經提出了大量不同的方法來實現(xiàn)這一目標。

其中許多依賴于鈣鈦礦前體材料的添加劑，用于加強晶體結構，但在某些情況下也會損害其產生能量的效率。現(xiàn)在，一組由LED科學家的納米科學和技術（ICN2）的加泰羅尼亞研究所，和瑞士的洛桑聯(lián)邦理工學院發(fā)現(xiàn)稱為3-膦酰基丙酸（H3pp），其有助于大大改善與沒有裝置穩(wěn)定性的有機化合物對其太陽能性能的可觀察影響。

該小組基于甲基銨、甲銨和銫以及鉛和碘的混合物制造了完整的鈣鈦礦太陽能電池。這些電池的初始效率約為21%。當在“一個太陽”光照下測試1,000小時時，用H3pp制造的電池保持了接近100%的初始性能，而沒有添加劑的對照電池性能損失超過20%。

淺缺陷鈍化

對電池的進一步分析表明，添加劑用于鈍化材料中的“淺”缺陷，產生強氫鍵，基本上阻止離子遷移，從而導致材料降解。與此同時，有助于提高電池性能的更深層次的缺陷沒有受到影響。研究人員解釋說，H3pp添加劑與鈣鈦礦緊密結合，通過兩種類型的氫鍵（H.IandO.H）鈍化淺點缺陷。鑒于鈍化不會通過深缺陷發(fā)生，非輻射復合不會減輕，并且器件性能（Voc和效率）仍然不受H3pp添加劑存在的影響。

用于表征它們的器件和方法在Joule發(fā)表的論文《Decouplingtheeffectsofdefectsonefficiencyandstabilitythroughphosphonatesinstablehalideperovskitesolarcells》中有所描述。

除了展示這種令人印象深刻的設備性能外，該小組還希望其研究將有助于提高對鈣鈦礦材料中存在的不同缺陷類型、它們所負責的特性以及在不影響另一種情況下影響一種缺陷的方法的理解。鹵化物鈣鈦礦是具有強離子成分的“軟”離子電子導體，由于這項工作的結果，現(xiàn)在可以與淺點缺陷相關聯(lián)。“這項研究提供了關于鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中缺陷影響的新相關信息，這肯定有助于解決不同缺陷對器件不同特性的影響，”該小組總結道。