近期，德國柏林亥姆霍茲中心（HZB）領導的科學家為鈣鈦礦材料開發了一種添加劑，該添加劑可以起到“緩沖”的作用，保護脆弱的鈣鈦礦晶體免受溫度變化帶來的壓力。

鈣鈦礦半導體有望成為高效、低成本的太陽能電池，但作為半有機材料，鈣鈦礦太陽能電池對溫差敏感，在正常的戶外使用中會很快導致衰減、損壞。因此，這一領域的科學家們都不斷致力于尋找提高穩定性的新方法。

HZB一個大型研究團隊的負責人Antonio Abate教授解釋說，“陽光可以將光伏電池內部加熱到80℃；沒有光照后電池立即冷卻到環境溫度。這會在鈣鈦礦薄層中引發巨大的機械應力，產生一些缺陷甚至局部相變，嚴重影響鈣鈦礦材料薄膜的質量?！?/p>

據報道，此次HZB的科學家們在鈣鈦礦電池穩定性研究中取得了“里程碑式進展”。他們發現，在前體鈣鈦礦溶液中添加偶極聚合物材料有助于晶體結構的穩定，并能使電池效率遠高于24%，在-60至+80℃進行100次熱循環試驗后性能幾乎不會下降。

Abate的團隊和許多國際合作伙伴一起研究了不同鈣鈦礦太陽能電池結構，尋找如何顯著提高穩定性的化學變化。經他們研究發現，p-i-n架構的鈣鈦礦薄膜通常效率比更常用的n-i-p架構更好。最新研究成果已于近期發表在了《科學》雜志上。

不僅如此，該小組還發現，與一種被稱為b-pV2F（全名b-poly(1,1-二氟乙烯)）的聚合物化合物合作，可以進一步提高p-i-n太陽能電池的穩定性。

Abate解釋說，“這種聚合物似乎包裹在薄膜中的單個鈣鈦礦微晶體上，就像一個軟殼，可以幫助緩沖熱機械應力?！?/p>

經測試，尺寸為18平方毫米的電池的最大效率為24.6%，而較大的1平方厘米器件的效率為23.1%。這些電池在80攝氏度到-60攝氏度之間經歷了100多次溫度循環，以及1000小時的持續照明。HZB表示，這大約相當于在戶外使用一年。

此外，在25℃的模擬陽光照射1000小時后，這些電池保留了96%的初始性能，在75℃下進行測試時保留了88%。除了緩沖效應外，添加劑還顯示出通過影響載流子的運輸來提高電池的效率，使該小組創造了p-i-n器件效率記錄。

未來，HZB將致力于進一步降低隨著時間的推移而損失的性能，使其達到商業設備所需的水平。

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