美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员取得了技术突破，构建了一种钙钛矿太阳能电池，具有高效和高稳定性的双重优势。

这项工作是与托莱多大学、科罗拉多大学博尔德分校和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家合作完成的。

一种独特的建筑结构使研究人员能够在1个太阳光照下记录24%的认证稳定效率，使其成为同类报告中最高的。在55摄氏度下运行2400小时后，高效电池仍保持其原始效率的87%。

论文“高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池的表面反应”发表在《自然》杂志上。来自NREL的作者是齐江、汤金辉、罗斯·克纳、肖传晓、丽贝卡·谢德、大流士·库恰卡斯、马修·霍辛格、罗伯特·蒂拉瓦、马修·比尔德、约瑟夫·贝瑞、布莱恩·拉森和朱凯。

钙钛矿是指一种晶体结构，在过去的十年中作为一种有效捕捉阳光并将其转化为电能的令人印象深刻的手段出现。钙钛矿太阳能电池的研究在很大程度上集中于如何提高其稳定性。

“一些人可以证明钙钛矿具有高稳定性，但效率较低，”NREL化学和纳米科学中心的高级科学家朱说。“你应该同时拥有高效率和高稳定性。这很有挑战性。”

研究人员使用了倒置架构，而不是迄今为止产生最高效率的“正常”架构。这两种类型之间的差异由层如何沉积在玻璃基板上定义。倒置钙钛矿结构以其高稳定性和集成到串联太阳能电池而闻名。NREL领导的团队还在钙钛矿表面添加了一种新分子，3-（氨基甲基）吡啶（3-APy）。分子与钙钛矿中的甲脒反应，在钙钛矿层表面产生电场。

“这突然给我们带来了巨大的提升，不仅是效率，还有稳定性，”朱说。

科学家们报告说，3-APy反应性表面工程可以将倒置电池的效率从低于23%提高到25%以上。他们还指出，反应性表面工程是一种有效的方法，可以显著提高倒置电池的性能，使其“达到效率和运行可靠性的最新水平”