日本nims网站2015年8月21日刊文称,日本国立研究开发法人物质与材料研究机构以及国立研究开发法人科学技术振兴机构共同表示:钙钛太阳能电池劣化问题的原子级别的结构由理论计算得以明确、期待着为提高太阳能电池的寿命和稳定性做出贡献。
日本国立研究开发法人物质与材料研究机构(NIMS)国际纳米电子学研究基地(MANA)的馆山佳尚组长和NIMS纳米材料科学环境基地(GREEN)的春山润博士后研究员的研究小组担负着钙钛太阳能电池实用化的重要课题,作为劣化加速与转换效率再现性低的原因通过原子级别的理论计算,在世界上首次证明是由阳离子的分子扩散起着重要的作用。
钙钛太阳能电池作为廉价且高效率的下一代太阳能电池而快速地进行着研究。但是,劣化非常快而导致寿命短是一个大的问题。另外,在电流−电压曲线上常常出现磁滞导致电压加载而出现转换效率变动的问题。这些都成为钙钛太阳能电池实用化道路上的最大障碍,成为许多研究者努力开发解除的重要工作。
NIMS MANA与GREEN的研究小组通过原理计算和反应路径的探索手法相结合,在具有代表性的钙钛材料内施加已经预料到的空穴作为媒介的负离子扩散,将迄今为止没有被关注的阳离子也作为空穴媒介,在世界上首次证明了它们容易扩散且能够移动。这个阳离子在钙钛材料的结构维持上起着重要的作用,它的移动将导致巨大的结构畸变,造成劣化加速和转换效率滞后的原子级别的有力解释。进一步,由这些结果显示出空穴密度的减少和离子尺寸的控制将可有效地抑制劣化等。这个见解是以NIMS为首的、由最近的实验研究所发表的劣化和磁滞被改进了的钙钛太阳电池的原子级别的机理所揭示。本研究成果将于近日刊登于美国化学会志“Journal of the American Chemical Society”的在线速报版上。