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学者合成一种全碳基新型结构分子，用于制备“倒置钙钛矿电池”器件后，可在不牺牲器件效率的前提下，大幅度提升电池器件的稳定性。相关成果由西湖大学工学院王睿实验室联合浙江大学薛晶晶实验室完成，24日发表于国际学术期刊《自然》。
据介绍，典型的钙钛矿太阳能电池的结构共有五层，自电池表面到内部为：透明导电氧化物、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴选择接触层、金属电极。在“倒置钙钛矿电池”中，电子传输层和空穴选择接触层的位置发生对调。
“效率、稳定性，是评判钙钛矿电池‘表现’的两个最关键的维度。”论文通讯作者、西湖大学特聘研究员王睿表示，研究团队发现，“倒置钙钛矿电池”可以提升性能，但存在“休眠火山”式的缺陷，不够稳定，随时可能发生“故障”。这个问题和电池中空穴选择接触层的分子材料有关。
图为基于全碳基结构“芘核”合成的新型分子“Py3”。（朱丹阳 摄）
研究团队跳出目前分子设计的化学框架，合成了一种基于全碳基结构“芘核”的新型分子“Py3”，并基于这种分子开发出空穴选择接触层的新型结构。
研究人员表示，基于多项国际标准的老化测试显示，以新型分子“Py3”构筑的“倒置钙钛矿电池”器件具有优异的运行稳定性，使用寿命可超过10000小时，远超目前钙钛矿电池3000小时左右的使用寿命。