等离子体处理让钙钛矿太阳能电池兼具高效率与耐久性

一种基于等离子体的表面处理技术，使钙钛矿太阳能电池在严苛测试中抵抗性能衰退的同时，保持较高的光电转换效率。北京大学团队开发的这项技术，将关键界面的缺陷减少了约一个数量级。小面积电池的效率达到27.2%，100平方厘米组件的效率达到24.0%，认证效率为23.5%。

钙钛矿是一类前景广阔的光伏材料，因为它们能高效吸收光线，可在相对较低的温度下加工，也可用于柔性器件。不过，其较为柔软的晶格容易产生表面缺陷，造成能量损耗、扰乱离子运动，并加速性能下降。

研究人员首先用氩等离子体去除缺陷密集的表层。随后，经第二次等离子体处理激活的氟物种与暴露的铅离子发生反应，形成一层连续的氟化铅保护层，厚度仅为4至7纳米，同时不损伤下方的晶体结构。

在稳定性测试中，一块小面积电池在85°C、模拟阳光条件下运行2,000小时后，仍保留初始效率的98.1%。一个密封组件在65°C条件下运行1,600小时后，仍保留初始效率的99.3%。这些器件还通过了紫外线、热应力、反向偏压和昼夜循环测试。更长期的实际环境表现仍有待验证，但这项研究为制造耐久的大面积钙钛矿组件提供了一条更可控的路径。