近日一项研究表明，源自樟脑(樟树天然提取物)的物质可显著改善太阳能电池中钙钛矿薄膜的质量。其升华特性(能直接从固态转变为气态且不留残留物)被用于提高器件性能和制造效率。

韩国蔚山国立科学技术大学能源与化学工程学院杨昌德教授领导的研究团队，通过引入樟脑衍生物成功合成高质量钙钛矿薄膜。由于不含残留物质，该薄膜有望延长太阳能电池寿命、提升效率，同时简化制造工艺、降低生产成本。相关研究成果发表于《能源与环境科学》杂志。

太阳能电池中的钙钛矿薄膜由众多晶粒组成，更大、更有序的晶粒有利于电子顺畅流动、增强结构完整性，进而提高效率和耐用性。制造时通常会使用添加剂以实现高质量结构，但残留添加剂有时会影响器件性能。

为解决这一问题，研究人员利用樟脑醌(CQ)作为添加剂。CQ是樟脑的衍生物，经氧化基团改性。与直接升华的樟脑不同，CQ经历逐步升华——第一次热处理时协助均匀晶种形成，第二次加热时逐渐完全升华。这种受控升华使钙钛矿薄膜能最佳生长且无污染物残留。

研究第一作者、研究员Jeewon Park解释，CQ可精确定时影响晶体生长阶段，且不在薄膜中留残留物，能生产出高质量钙钛矿薄膜。

使用CQ增强薄膜制造的太阳能电池功率转换效率(PCE)达25.2%，较不含添加剂的对照设备23.0%的效率提高约9.6%。在模拟真实环境运行条件的最大功率点跟踪(MPPT)测试中，这些设备运行1000小时后仍保持初始效率的90%以上，使用寿命是同类控制设备的两倍以上。MPPT是评估太阳能电池在模拟阳光下稳定性的严格标准。

杨教授表示，使用环保天然材料解决钙钛矿太阳能电池的稳定性问题，既能推动可持续能源技术发展，也能为更耐用、更具成本效益的太阳能解决方案铺平道路。