立陶宛考納斯理工大學(xué)（KTU）的一組化學(xué)家合成了用于建造破紀(jì)錄的過(guò)氧化物太陽(yáng)能模塊的材料，其轉(zhuǎn)化效率為21.4%。這是通過(guò)活性太陽(yáng)能電池層的鈍化實(shí)現(xiàn)的，它提高了電池的效率并大大改善了其穩(wěn)定性。

過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池（PSCs）是世界上發(fā)展最快的太陽(yáng)能電池技術(shù)之一。這些元件是薄而輕巧，使用起來(lái)也非常靈活，并且是由低成本的材料制成。然而，這種類(lèi)型的太陽(yáng)能電池仍然面臨一個(gè)主要問(wèn)題：過(guò)氧化物材料在環(huán)境條件下的快速降解。

鈍化是提高過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的一種簡(jiǎn)單而有效的方法，并被認(rèn)為是消除過(guò)氧化物材料缺陷及其負(fù)面影響的最有效策略之一。鈍化后的過(guò)氧化物表面對(duì)溫度或濕度等環(huán)境條件的抵抗力更強(qiáng)，也更穩(wěn)定，延長(zhǎng)了設(shè)備的耐久性。

KTU的化學(xué)家與來(lái)自中國(guó)、意大利、瑞士和盧森堡的研究人員一起，利用鈍化方法大大改善了過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。在鈍化過(guò)程中，過(guò)氧化物表面變得沒(méi)有化學(xué)活性，從而消除了制造過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)氧化物缺陷。隨后的過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池達(dá)到了23.9%的效率，并具有長(zhǎng)期的運(yùn)行穩(wěn)定性（超過(guò)1000小時(shí)）。

"之前已經(jīng)應(yīng)用了鈍化技術(shù)，但到目前為止，在傳統(tǒng)的三維（3D）過(guò)氧化物吸收體上形成了二維（2D）層，使得載流子難以移動(dòng)，尤其是在較高溫度下。"該發(fā)明的共同作者、KTU首席研究員Kasparas Rakštys博士說(shuō)："避免這種情況至關(guān)重要，因?yàn)樘?yáng)能電池會(huì)變熱。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)國(guó)際研究小組進(jìn)行了一項(xiàng)研究，估計(jì)了形成二維過(guò)氧化物所需的最低能量。三維過(guò)氧化物層的表面被KTU合成的苯乙基碘化銨的不同異構(gòu)體所鈍化。這些異構(gòu)體具有相同的分子式，但在空間中的原子排列不同，決定了二維過(guò)氧化物的形成概率。

來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員在過(guò)氧化物太陽(yáng)能迷你模塊中測(cè)試了這些材料，其活性區(qū)域比典型的、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池大300多倍。這些微型模塊達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的21.4%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。破紀(jì)錄的迷你太陽(yáng)能模塊的過(guò)氧化物層的表面涂有KTU化學(xué)家開(kāi)發(fā)的材料。

"這項(xiàng)研究證明，在防止鈍化對(duì)太陽(yáng)能電池的負(fù)面影響方面相當(dāng)有效。研究發(fā)現(xiàn)，由于立體阻礙避免了二維過(guò)氧化物的形成，鈍化基團(tuán)最接近的異構(gòu)體導(dǎo)致最有效的鈍化。有趣的是，立體阻礙在不同的化學(xué)領(lǐng)域中也被用作防止或減緩不良反應(yīng)的工具，"KTU的研究人員說(shuō)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然-通訊》上，這是世界上最權(quán)威的科學(xué)期刊之一。

目前，KTU的研究人員正在與其他國(guó)家的同事合作，生產(chǎn)功能性、空穴傳輸材料和新的過(guò)氧化物成分。根據(jù)Rakštys博士的說(shuō)法。"科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際合作是至關(guān)重要的，因?yàn)椴豢赡芎w所有的領(lǐng)域，如在這種跨學(xué)科領(lǐng)域工作的化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)。"

KTU的研究人員合成、測(cè)試并旨在應(yīng)用新材料來(lái)生產(chǎn)更高效和穩(wěn)定的太陽(yáng)能電池。

"Rakštys博士說(shuō)："這是一個(gè)非常有吸引力的領(lǐng)域，因?yàn)檫^(guò)氧化物太陽(yáng)能電池是目前增長(zhǎng)最快的技術(shù)之一，它們的成功商業(yè)化可以為氣候變化解決方案做出貢獻(xiàn)。"

這并不是KTU科學(xué)家第一次在太陽(yáng)能技術(shù)方面創(chuàng)造世界紀(jì)錄。KTU的化學(xué)家與柏林亥姆霍茲中心（HZB）研究所的物理學(xué)家一起，提高了串聯(lián)硅-過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池的效率，現(xiàn)在達(dá)到了29.8%。這是這種類(lèi)型的太陽(yáng)能元件的世界紀(jì)錄。