立陶宛考納斯理工大學(xué)（KTU）的一組化學(xué)家合成了用于建造破紀(jì)錄的過氧化物太陽能模塊的材料，其轉(zhuǎn)化效率為21.4%。這是通過活性太陽能電池層的鈍化實現(xiàn)的，它提高了電池的效率并大大改善了其穩(wěn)定性。
過氧化物太陽能電池（PSCs）是世界上發(fā)展最快的太陽能電池技術(shù)之一。這些元件是薄而輕巧，使用起來也非常靈活，并且是由低成本的材料制成。然而，這種類型的太陽能電池仍然面臨一個主要問題：過氧化物材料在環(huán)境條件下的快速降解。
鈍化是提高過氧化物太陽能電池穩(wěn)定性的一種簡單而有效的方法，并被認(rèn)為是消除過氧化物材料缺陷及其負(fù)面影響的最有效策略之一。鈍化后的過氧化物表面對溫度或濕度等環(huán)境條件的抵抗力更強(qiáng)，也更穩(wěn)定，延長了設(shè)備的耐久性。
KTU的化學(xué)家與來自中國、意大利、瑞士和盧森堡的研究人員一起，利用鈍化方法大大改善了過氧化物太陽能電池的穩(wěn)定性。在鈍化過程中，過氧化物表面變得沒有化學(xué)活性，從而消除了制造過程中出現(xiàn)的過氧化物缺陷。隨后的過氧化物太陽能電池達(dá)到了23.9%的效率，并具有長期的運行穩(wěn)定性（超過1000小時）。
"之前已經(jīng)應(yīng)用了鈍化技術(shù)，但到目前為止，在傳統(tǒng)的三維（3D）過氧化物吸收體上形成了二維（2D）層，使得載流子難以移動，尤其是在較高溫度下。"該發(fā)明的共同作者、KTU首席研究員Kasparas Rakštys博士說："避免這種情況至關(guān)重要，因為太陽能電池會變熱。
為了解決這個問題，一個國際研究小組進(jìn)行了一項研究，估計了形成二維過氧化物所需的最低能量。三維過氧化物層的表面被KTU合成的苯乙基碘化銨的不同異構(gòu)體所鈍化。這些異構(gòu)體具有相同的分子式，但在空間中的原子排列不同，決定了二維過氧化物的形成概率。
來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員在過氧化物太陽能迷你模塊中測試了這些材料，其活性區(qū)域比典型的、實驗室規(guī)模的過氧化物太陽能電池大300多倍。這些微型模塊達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的21.4%的太陽能轉(zhuǎn)換效率。破紀(jì)錄的迷你太陽能模塊的過氧化物層的表面涂有KTU化學(xué)家開發(fā)的材料。
"這項研究證明，在防止鈍化對太陽能電池的負(fù)面影響方面相當(dāng)有效。研究發(fā)現(xiàn)，由于立體阻礙避免了二維過氧化物的形成，鈍化基團(tuán)最接近的異構(gòu)體導(dǎo)致最有效的鈍化。有趣的是，立體阻礙在不同的化學(xué)領(lǐng)域中也被用作防止或減緩不良反應(yīng)的工具，"KTU的研究人員說。
這項研究發(fā)表在《自然-通訊》上，這是世界上最權(quán)威的科學(xué)期刊之一。
目前，KTU的研究人員正在與其他國家的同事合作，生產(chǎn)功能性、空穴傳輸材料和新的過氧化物成分。根據(jù)Rakštys博士的說法。"科學(xué)領(lǐng)域的國際合作是至關(guān)重要的，因為不可能涵蓋所有的領(lǐng)域，如在這種跨學(xué)科領(lǐng)域工作的化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)。"
KTU的研究人員合成、測試并旨在應(yīng)用新材料來生產(chǎn)更高效和穩(wěn)定的太陽能電池。
"Rakštys博士說："這是一個非常有吸引力的領(lǐng)域，因為過氧化物太陽能電池是目前增長最快的技術(shù)之一，它們的成功商業(yè)化可以為氣候變化解決方案做出貢獻(xiàn)。"
這并不是KTU科學(xué)家第一次在太陽能技術(shù)方面創(chuàng)造世界紀(jì)錄。KTU的化學(xué)家與柏林亥姆霍茲中心（HZB）研究所的物理學(xué)家一起，提高了串聯(lián)硅-過氧化物太陽能電池的效率，現(xiàn)在達(dá)到了29.8%。這是這種類型的太陽能元件的世界紀(jì)錄。
