西湖大学工学院研究员王睿：再提高一下钙钛矿太阳能电池转换率

2024-01-09 15:39 由环球网发表于 #科技

【环球网科技报道记者李文瑶】太阳的能量到底有多磅礴？地球距离太阳约有1.5亿公里，接收到的太阳能量仅是太阳总辐射能量的22亿分之一。即便只转化这部分能量的万分之一，也能供给全世界的人们正常生活一天。

1954年，为了捕捉巨大的太阳能量，科学家们开发了以晶硅为主的第一代太阳能电池。

但随着硅电池的研发技术臻于成熟，转化效率却遭遇了瓶颈，当前晶硅太阳能电池实验室最高效率已经达到27%，已非常接近其理论效率天花板。

2009年，钙钛矿太阳能电池问世，这种新型材料在当时的转化效率仅有3%，但学术界对其上限的预估远高于晶硅电池。

“它本身的内部离子迁移，实际上是一把双刃剑”王睿在达摩院青橙分享会上接受记者采访时表示，克服钙钛矿材料的不稳定性是研究中的难点。在光照下极为活泼的钙钛矿，很容易产生结构的崩塌，这也是钙钛矿至今没有走到大规模应用的原因，它的使用寿命很短，一开始只能使用几小时，后来也就延长到几天。

2018年，正在喝咖啡的王睿突发奇想查阅了咖啡因的结构，他发现这个结构上有两个官能团，正巧与团队此前研究发现能控制钙钛矿结晶、使材料生长更好的官能团一样。在将咖啡因添加到钙钛矿太阳能电池中后，电池的输出功率居然真的大大提高。这一喝咖啡喝出的发现，被专注于物理化学领域的学术期刊《Joule》收录。

2019年，王睿再次从2种饮料——茶碱和可可碱中找到了钙钛矿表面缺陷的修复方法。在茶碱的加持下，钙钛矿电池创造了连续工作500小时的新纪录。这一成果登陆Science杂志，并向业内发出信号：提升电池稳定性，研究表面缺陷是非常重要的。

“2018年觉得这东西做到20%可能就到头了，但一步一步地发展到现在，不但把它的转换效率提升到26%左右，也把它的使用寿命提高到了大概几千个小时，接近1万小时”，当被问及为什么钙钛矿电池相关领域的研究尤其激烈，王睿表示钙钛矿这种新型材料具有未知性，因此也具有无限可能性，“对于我们这种搞科研的，实际上还是以好奇心为驱动。”

而对于2024年提升转化率的目标，王睿也做好了规划。他说道：“目前转换效率大概在26%左右，今年的目标是突破27%。”