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碳电极钙钛矿太阳能电池效率突破23.6%，创行业新纪录

2025-11-24 13:24:47 来源：资源循环研究院

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简介：近日，某科研团队在碳基钙钛矿太阳能电池领域取得重大进展。通过创新性地在空穴传输层中引入氧化石墨烯(GO)掺杂技术，研究团队成功将碳电极钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至23.6%，为低成本、高效率太阳能电池的商业化应用提供了新思路。

近日，某科研团队在碳基钙钛矿太阳能电池领域取得重大进展。通过创新性地在空穴传输层中引入氧化石墨烯(GO)掺杂技术，研究团队成功将碳电极钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至23.6%，为低成本、高效率太阳能电池的商业化应用提供了新思路。

钙钛矿太阳能电池(PSCs)以出色的光电转换效率和低成本优势，为实现“双碳”战略目标提供了产品和技术支持。PSCs通常依赖昂贵且在高湿高温下不稳定的金属电极。

此前，团队采用碳电极制备了钙钛矿电池(C-PSCs)，因成本低廉、制备工艺简单，具有卓越的环境稳定性，被视为极具潜力的替代方案。然而，碳电极与空穴传输层间界面电荷传输动力学缓慢，且常用的空穴传输材料Spiro-OMeTAD需要氧气和锂盐参与的p型掺杂工艺，该工艺面临耗时、稳定性差、锂离子迁移等问题，是导致器件性能衰退的主要隐患。

针对这一挑战，研究团队制备了羧基功能化的氧化石墨烯掺杂Spiro-OMeTAD的空穴传输层，利用氧化石墨烯中羧基官能团的强吸电子特性，能够在无需氧气暴露的条件下从Spiro-OMeTAD分子捕获电子，实现对其高效快速p型掺杂，大幅提高了空穴传输层载流子迁移率及掺杂稳定性。同时，团队利用氧化石墨烯独特的离域π电子结构，在空穴传输层表面形成了平面共轭电子网络，并与碳电极之间构建了强π-π共轭的耦合界面，极大减少了界面电荷传输动力学损失。

该研究结合叠合式“双碳”电极结构实现了23.6%的C-PSCs世界最高效率，并获得第三方中国计量科学研究院的认证。此外，研究发现空穴传输层中锂离子能够插入氧化石墨烯层间形成牢固的Li-C键，从而“锁住”这些可能损害电池长期稳定性的离子，未封装的电池在连续光照1000小时后仍保持98.7%的初始效率，从根本上延长了器件的运行寿命。

该研究显著提升了碳基钙钛矿光伏器件的性能指标，使其与金属电极电池的效能差距进一步减小，同时维持了材料成本低、长期稳定性好的关键特点。