記者自中國科學院長春應用化學研究所獲悉，該所研究團隊在新型有機自組裝分子設計及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用研究中取得重大突破。首次開發(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能電池的光電轉換效率、運行穩(wěn)定性和大面積加工均勻性。相關研究成果于6月27日在國際頂級學術期刊《科學》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構的合成材料。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，被廣泛認為是下一代光伏技術的核心方向，可應用于車載光伏、建筑光伏、光伏電站等領域。
長春應化所秦川江、王利祥研究團隊通過引入給受體共軛設計策略，成功開發(fā)了一種開殼雙自由基自組裝分子。評估結果表明，該分子在室溫下表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性，持續(xù)運行數(shù)千小時后幾乎無性能衰減。并且載流子傳輸速率超過傳統(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，解決了鈣鈦礦太陽能電池中廣泛使用的有機自組裝分子載流子傳輸能力不足、組裝均勻性差、易衰減等問題。
值得一提的是，研究團隊率先采用掃描電化學池顯微鏡—薄層伏安技術，首次成功實現(xiàn)對鈣鈦礦光伏器件中開殼雙自由基自組裝分子的原位檢測，測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，填補了該領域長期缺乏有效檢測手段的技術空白。不僅為鈣鈦礦太陽能電池的性能評估提供了高精度、多維度的分析工具，更為鈣鈦礦光伏器件的工業(yè)化應用奠定了科學基礎。
