科学家称，高效电池可转换37.6%的室内光线，并可使用五年或更长时间

伦敦大学学院（UCL）研究人员领导的一个国际团队已经开发出耐用的钙钛矿太阳能电池，能够有效地从室内光线中获取能量，这意味着键盘、遥控器、警报器和传感器等设备很快就可以不用电池了。

钙钛矿的晶体结构中存在被称为“陷阱”的微小缺陷，这不仅会中断电流，还会导致材料随着时间的推移而退化。这项研究发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上，该团队描述了他们如何使用化学物质的组合来减少这些缺陷，从而有可能使钙钛矿室内太阳能电池板变得可行。

该团队表示，他们设计的钙钛矿光伏电池的效率大约是最好的商用室内太阳能电池的六倍。它们比其他钙钛矿设备更耐用，估计可以使用五年或更长时间，而不是几周或几个月。

伦敦大学学院（UCL）材料发现研究所（Institute for Materials Discovery）副教授、资深作者莫杰塔巴·阿布迪·贾莱比（Mojtaba Abdi Jalebi）（右上图）说：“数十亿需要少量能量的设备依赖于电池更换——这是一种不可持续的做法。”这个数字将随着物联网的扩展而增长。

目前，从室内光中捕获能量的太阳能电池是昂贵且低效的。我们特别设计的钙钛矿室内太阳能电池可以比商业电池收集更多的能量，并且比其他原型更耐用。它为我们生活中已经存在的由环境光供电的电子产品铺平了道路。

我们目前正在与行业合作伙伴进行讨论，以探索扩大规模的战略和商业部署。

钙钛矿太阳能电池的优势尤其在于低成本——它们使用地球上丰富的材料，只需要简单的加工。它们可以像报纸一样印刷。

早期钙钛矿太阳能电池中的一个问题是在材料及其与电荷收集层的界面中存在高密度的陷阱，这破坏了电荷的流动并导致能量以热量的形式损失。

该研究团队引入了一种化学物质氯化铷，它能以最小的应变促进钙钛矿晶体更均匀的生长，从而降低这些陷阱的密度。

然后加入有机铵盐N，N-二甲基辛基碘化铵（DMOAI）和苯乙基氯化铵（PEACl）来稳定两种类型的离子（碘离子和溴离子），防止它们迁移分开并聚束成不同的相，这会随着时间的推移降低太阳能电池的性能。再次通过中断通过材料的电荷流。

首席作者黄思明（左上图）是伦敦大学学院材料发现研究所的一名博士生，他说：“有这些微小缺陷的太阳能电池就像一块被切成碎片的蛋糕。”通过多种策略的组合，我们将这块蛋糕重新组合在一起，让电荷更容易通过它。我们添加的三种成分具有协同作用，产生的综合效果大于各部分的总和。

该团队发现，他们的太阳能电池将37.6%的室内光（1000勒克斯——相当于一个光线充足的办公室）转化为电能，这是这种针对室内光优化的太阳能电池的世界纪录，即带隙为1.75eV（电子伏特）。

研究人员还对太阳能电池进行了测试，以了解它们在抵抗长期退化方面的表现。

100多天后，新设计的电池保留了92%的性能，相比之下，对照装置（钙钛矿，其缺陷没有减少）仅保留了76%的初始性能。

在55°C持续强光照射300小时的苛刻测试中，新的太阳能电池保持了76%的性能，而对照装置则下降到47%。

该团队包括来自英国、中国和瑞士的研究人员。

这项工作得到了亨利·罗伊斯先进材料研究所的支持。该团队获得了英国工程和物理科学研究委员会（EPSRC）、能源安全和净零部（Department for Energy Security and Net Zero）以及伦敦大学学院（UCL）、英国文化协会（British Council）和伦敦南岸大学（London South Bank University）的资助。

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