近日，巴西圣保罗州ABC联邦大学(UFABC)开展的一项研究，为缓解钙钛矿太阳能电池快速衰减问题提供了新途径。这一问题长期限制着钙钛矿太阳能电池在日常生活中的应用，也给该领域研究人员带来了巨大挑战，他们急需找到切实可行的解决方案。

钙钛矿太阳能电池是极具潜力的光伏技术。其效率与硅电池相当，但生产成本更低。此外，它还具有轻便、灵活且半透明的特点，为窗户、服装或帐篷等利用阳光发电的应用带来了无限可能。

然而，钙钛矿材料在制造和使用过程中，一旦暴露于湿度和环境温度条件下就会发生降解，导致耐久性较差，这严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化进程。这种降解现象会影响器件的长期性能，进而影响其耐久性。

在《太阳能材料和太阳能电池》杂志上发表的一篇文章中，UFABC团队详细描述了一种独特的过程。该过程无需严格的湿度和温度控制，而这类控制通常是在专门研究钙钛矿太阳能电池的实验室中进行的。

“这项研究中的太阳能电池是在环境条件下制备的，没有进行主要的湿度控制，这可能与工业制备条件更加兼容。”该研究的协调员、新能源创新中心(CINE)成员André Sarto Polo教授解释道。

钙钛矿家族包含多种具有不同化学组成的材料，但它们都具有一个共同的结构，即由带正电的离子(阳离子)和带负电的离子(阴离子)构成。在太阳能电池应用研究中，基于甲铵(MA⁺)和甲脒(FA⁺)阳离子的钙钛矿研究最为深入。

在这项新研究中，研究人员将越来越多的甲脒阳离子掺入甲铵基钙钛矿中，对获得的每种材料进行表征，并用它们组装太阳能电池。值得一提的是，材料和器件的生产和表征均在相对湿度为40%至60%的环境中进行。

为测试其稳定性，这些太阳能电池被暴露在环境温度和湿度下长达90天。在此期间，研究人员系统地研究了所有器件的特性，以确定添加甲脒对太阳能电池性能的影响。

测试结果显示，不含FA⁺的太阳能电池在组装后效率立即急剧下降，30天后便停止工作;而FA⁺含量超过25%的电池在90天结束时仍能保持80%的效率。

Polo教授总结道：“这项工作证明了FA⁺阳离子如何融入基于MA⁺的钙钛矿中，从而提高在环境条件下制造和测量的钙钛矿太阳能电池的耐久性。”他解释称，这是因为甲脒的添加会使构成钙钛矿晶体结构的晶粒尺寸增大，从而缩短边缘的总长度。由于边缘是水分积聚的地方，钙钛矿的性能下降幅度因此较小，太阳能电池也能更长时间地保持良好的性能。

据悉，这项研究是在卢卡斯·波利曼特(Lucas Polimante)攻读博士学位期间开展的，它为开发更耐用的钙钛矿太阳能电池开辟了新前景，这种电池有望以更低的成本和更环保的条件生产。

更多信息：Lucas Polimante 等人，通过添加甲脒阳离子增强常温制备的甲铵基钙钛矿太阳能电池的稳定性，《太阳能材料与太阳能电池》 (2025)。