由EPFL化学工程师领导的一项国际合作克服了钙钛矿制造中的一个问题，该问题降低了它们作为太阳能电池板的效率。该方法生产的钙钛矿太阳能电池板的效率为23.9%，运行稳定性超过1000小时。

钙钛矿是由金属卤化物和有机成分制成的杂化化合物，在一系列应用中显示出巨大的潜力，例如LED灯、激光器和光电探测器。然而，他们的主要贡献是在太阳能电池方面，他们准备超越市场并取代其硅同行。

高效和稳定太阳能电池的主要候选材料是碘化铅钙钛矿，它具有出色的光捕获能力。然而，它们的效率在很大程度上取决于它们的制造，一个关键因素是从它们的集光表面去除缺陷。

钝化和钙钛矿效率

通常这样做的方法是使用一种称为“钝化”的方法，该方法在钙钛矿薄膜的表面涂上化学物质(烷基卤化铵)，使它们更耐用和更稳定。该工艺在主要钙钛矿光吸收体的顶部添加了二维钙钛矿层，从而提高了器件的稳定性。

问题是钝化实际上会适得其反，因为形成所谓的“面内”钙钛矿层，这些层也不会“移动”电荷，尤其是在高温下。这对于扩大和商业化潜在的太阳能电池板来说是一个明显的缺点。

3D化学救援

在一项新研究中，由EPFL基础科学学院的MohammadNazeeruddin领导的科学家们找到了一种解决问题的方法，即用用于制造钙钛矿的碘化物的不同异构体处理它们。在化学中，异构体是具有相同分子式但它们的原子在三维空间中排列不同的化合物。

科学家们研究了从碘化物PDEAI2(苯二乙基铵)的不同异构体形成二维钙钛矿所需的最小能量。这些异构体是为研究人员所谓的“量身定制的缺陷钝化”而设计的，这意味着它们对钙钛矿的钝化效果预先得到了很好的表征。

事实证明，该方法在避免钝化对钙钛矿效率的负面影响方面非常有效。具体而言，最有效的PDEAI2异构体也是“空间位阻”最大的异构体，该术语仅指由于化合物的分子体积而导致化学反应性减慢。事实上，空间位阻通常用于防止或最小化不需要的反应。

用这种方法生产的钙钛矿太阳能电池的效率为23.9%，运行稳定性超过1000小时。对于活性面积为26cm2的钙钛矿模块，这项工作还实现了21.4%的创纪录效率。