新华社上海分社报道 新华社客户端上海8月17日电（记者仇逸）拥有优异的光电性能，却天生体格“柔弱”，这是钙钛矿太阳能电池所面临的“烦恼”。上海交通大学材料科学与工程学院研究团队通过构建稳定异质结结构，在保证高效率的前提下，提高了钙钛矿太阳能电池在工作状态下的稳定性，对促进钙钛矿太阳能电池产业化进程起到重要作用。

研究成果《稳固结构柔弱的钙钛矿半导体异质结》16日在国际著名学术期刊《科学》在线发表。博士研究生王言博为第一作者，杨旭东教授和韩礼元教授为共同通讯作者。

钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏技术，具有成本低、效率高的特点。但是，钙钛矿电池异质结结构并不稳固，一旦异质结结构被破坏，电池性能就会显著降低。究其主要原因，在于由离子组成的钙钛矿半导体天生结构“柔弱”，工作条件下受光照、电场、温度、水氧等作用的影响会产生大量结构缺陷，导致半导体材料发生结构改变甚至分解；分解逃逸出来的离子还会进入到电荷传输层或者电极层，进一步破坏异质结的光电转换功能，造成整体器件效率显著降低。因此，如何稳固钙钛矿太阳能电池中“柔弱”的异质结结构，保护光生电荷的分离和提取过程，成为解决稳定性难题的一个重要研究方向。

为此，韩礼元教授领衔团队设计制备了具有稳固结构的钙钛矿异质结结构。该结构主要包含一层表面富铅钙钛矿半导体薄膜，并在薄膜表面沉积氯化氧化石墨烯薄膜，通过形成氯-铅键、氧-铅键将两层薄膜结合在一起。

光学、电学等表征实验结果表明，这一异质结结构稳定，可以有效减少钙钛矿半导体薄膜的分解和缺陷的产生，同时也减少了逃逸离子对电荷传输层功能性的破坏。具有该异质结结构的钙钛矿太阳能电池，在一个标准太阳光光强和60摄氏度条件下连续工作1000小时后，仍然保有初始效率的90%，而且电池的稳态输出效率通过了国际公认电池评测机构——日本产业技术综合研究所光伏技术研究中心的认证。

这项工作提供了一种通过构建稳固的异质结来提高钙钛矿太阳能电池稳定性的方法，向钙钛矿太阳能电池产业化迈出重要一步。研究得到国家自然科学基金、上海市东方学者特聘教授项目资助。

近年来，我国已经成为钙钛矿太阳能电池研究领域的中流砥柱。上海交通大学材料科学与工程学院研究团队在钙钛矿太阳能电池领域不断攻关；这一成果是团队2015年在《科学》期刊上发表钙钛矿电池高效率研究成果和2017年在《自然》期刊上发表钙钛矿大面积组件研究成果之后的又一项重要进展。

• 媒体链接
  我国研究人员成功构建稳定异质结结构提高钙钛矿太阳能电池稳定性