浙大团队设计新型分子 给太阳能电池“补钙”长寿

　　中国青年报客户端讯（中青报·中青网记者 李剑平）7月24日，浙江大学材料科学与工程学院杨德仁院士团队中的薛晶晶课题组在《自然》（Nature）上发表研究成果，用一种具有不含杂原子的共轭骨架新型分子材料制造的钙钛矿太阳能电池，不仅增强光电转化效率，而且在各种加速老化测试中大幅改善使用寿命。

　　近年来，一种名为“钙钛矿”的新型太阳能电池材料引起业界关注。但是，钙钛矿太阳能电池在实际应用中还存在一个难题：稳定性问题。即这种新型电池在长期使用中容易退化，难以满足工业应用的可靠性要求。

　　钙钛矿太阳能电池的结构，就如一根头发丝厚度的“汉堡”。中间的一层是发电的核心——钙钛矿材料。传统上，人们常用一些含有杂原子（如N、S、O等）的有机小分子作为空穴传输层材料。薛晶晶说，“我们要实现高效电荷传输，同时构建具有本征稳定性的共轭母核结构，以提高钙钛矿太阳能电池的长期工作稳定性。”

　　该课题组为空穴传输层设计了一种具有全碳基共轭骨架的新分子结构，命名为Py3。这种分子的共轭骨架结构没有掺杂原子，而是由稠环芳烃结构构成的纯碳骨架，在提高器件光电转换效率的同时，还显著增强了器件的运行稳定性。

　　据薛晶晶介绍，这项利用Py3作为空穴传输层的研究成果，来源于一个兴趣试验的“意外”收获。论文的第一作者、2021级博士生赵可，利用市面上可以买到的一种分子材料，制作出钙钛矿太阳能电池。之后，薛晶晶对分子结构进行重新设计和修饰，得到Py3——这个由四个环组成、简单且未被国际数据库收纳的分子结构。

　　Py3分子具有高化学惰性和结构刚性，能够在界面处表现出优异的空穴传导性能。通过系统的温度依赖性光谱研究发现，Py3的分子间堆积显著增强，采用Py3构建的钙钛矿太阳能电池实现26.1%的光电转换效率，目标器件在不同加速老化试验的模型下T90寿命均超过10000小时，将进一步推进钙钛矿光伏技术的产业化进程。

浙江大学科研团队设计Py3新型分子。学校供图