記者自中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所獲悉，該所研究團(tuán)隊(duì)在新型有機(jī)自組裝分子設(shè)計(jì)及其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究中取得重大突破。首次開(kāi)發(fā)出一種具有雙自由基特性的高效、穩(wěn)定且分散性優(yōu)異的自組裝分子材料，顯著提升了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行穩(wěn)定性和大面積加工均勻性。相關(guān)研究成果于6月27日在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
鈣鈦礦并非指礦物，而是具有和鈣鈦礦相同晶體結(jié)構(gòu)的合成材料。使用其作為吸光層的電池具有高效率、低成本以及可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，被廣泛認(rèn)為是下一代光伏技術(shù)的核心方向，可應(yīng)用于車載光伏、建筑光伏、光伏電站等領(lǐng)域。
長(zhǎng)春應(yīng)化所秦川江、王利祥研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入給受體共軛設(shè)計(jì)策略，成功開(kāi)發(fā)了一種開(kāi)殼雙自由基自組裝分子。評(píng)估結(jié)果表明，該分子在室溫下表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性，持續(xù)運(yùn)行數(shù)千小時(shí)后幾乎無(wú)性能衰減。并且載流子傳輸速率超過(guò)傳統(tǒng)材料的2倍以上，在大面積溶液加工中也展現(xiàn)出極高的均勻性，解決了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中廣泛使用的有機(jī)自組裝分子載流子傳輸能力不足、組裝均勻性差、易衰減等問(wèn)題。
值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)率先采用掃描電化學(xué)池顯微鏡—薄層伏安技術(shù)，首次成功實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦光伏器件中開(kāi)殼雙自由基自組裝分子的原位檢測(cè)，測(cè)定了其載流子傳輸速率、組裝密度及分布均勻性，揭示了雙自由基分子在界面電荷傳輸中的優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域長(zhǎng)期缺乏有效檢測(cè)手段的技術(shù)空白。不僅為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能評(píng)估提供了高精度、多維度的分析工具，更為鈣鈦礦光伏器件的工業(yè)化應(yīng)用奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
