上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术，同时提高耐久性与转换效率
上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术，以锡替代有毒的铅作为核心元素，旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题，团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构：由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成，并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性，
核心摘要
上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术，以锡替代有毒的铅作为核心元素，旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题，团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构：由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成，并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性，
上智大学等采用锡替代铅，同步提升了钙钛矿太阳能电池耐久性与转换效率。该成果有望推动环境负担较低、安全性高的钙钛矿电池实现实用化。
钙钛矿电池由碘、铅等原子形成具有特殊晶体结构的层并吸收光。由于该结构中所含的铅属于有毒物质，因此研究人员正在推动以性质相似的锡替代铅的研究。但锡容易氧化，会破坏晶体结构，因此如何兼顾转换效率与耐久性，一直是有待解决的难题。
研究团队将钙钛矿层设计为由锡与碘构成的导电层与不导电的有机分子层交替堆叠而成的结构。通过引入有机分子层，可阻止水和氧气侵入，从而提高了耐久性。
虽然引入有机分子层的方法能提高耐久性，但会增大电阻，容易造成转换效率下降。为此，研究团队通过添加添加剂抑制了效率下降。据称，该方法可防止锡氧化，即使经过100天也能维持约85%的初始性能。
上智大学的竹冈裕子教授表示：“考虑到这类电池将用于贴近人类生活空间的场景，研发无铅钙钛矿太阳能电池的意义重大”。目前该电池的转换效率还低于含铅钙钛矿电池。团队今后将致力于提升转换效率并实现大面积化。
期刊：Solar RRL
论文：Molecular Passivation with 2-Aminobenzothiazole Enables Efficient and
Stable Ruddlesden–Popper Tin Perovskite Solar Cells
DOI：doi.org/10.1002/solr.70388
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文章来源：日本经济新闻
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