佳能研发新涂层，能让钙钛矿太阳能电池寿命翻倍至20-30年

6 月 18 日消息，佳能公司发布新闻稿，表示成功研发出一种高性能涂层，可以提高过氧化物太阳能电池的耐用性和量产稳定性，将钙钛矿太阳能电池的寿命延长1倍，达到 20-30 年。

钙钛矿光伏电池因其轻薄、可弯曲的特点而备受关注，也被称为“柔性光伏电池”。近年来，中国企业在钙钛矿光伏电池的量产化方面取得了领先地位，并积极申请相关专利。面对来自中国的激烈竞争，日本企业正积极利用自身的研发优势，力图实现该技术的量产化。

佳能公司宣布，它已经开发出一种高性能材料，有望提高钙钛矿太阳能电池的耐用性和量产稳定性，目前仍在开发这项技术，已经于本月开始向部分太阳能电池厂商交付样品，并计划 2025 年开始量产。

钙钛矿电池在实际应用方面一直面临耐久性差的问题。由于大气中的水、热、氧等因素的影响，钙钛矿层中的晶体结构会变质，降低钙钛矿太阳能电池的使用寿命。此外，在大面积制造钙钛矿太阳能电池时，也难以实现稳定的大规模生产。

针对上述问题，佳能利用其在开发激光打印设备中的感光部件研发的材料技术，开发了一种特殊的功能材料来涂覆钙钛矿层。

这种材料的主要特性是它能够厚厚地覆盖钙钛矿层，同时保持高光电转换效率，这在传统材料中是很难做到的。该材料的厚度为100-200 nm，而传统的涂层为几十纳米（nm）*。通过与钙钛矿太阳能电池的发明者、横滨东仁大学Tsutomu Miyasaka教授的共同研究，进行了性能评估，结果验证了钙钛矿太阳能电池提高耐久性的潜力，并显示出推进大规模生产稳定性的希望，预计解决这些障碍将有助于更广泛地使用。“通过在这些电池的层结构中添加一层这种新开发的高性能材料，我们可以期望解决大规模生产的问题，” Miyasaka教授说。

当钙钛矿层被佳能开发的材料覆盖时，涂层可抑制晶体结构中的物质损失，这有助于提高钙钛矿太阳能电池的耐久性。由于新开发的材料具有半导体性质，即使钙钛矿层被厚涂，也能保持较高的光电转换效率，有望提高量产稳定性。

佳能此次研发的材料，主要用于保护钙钛矿电池的核心发电组件——钙钛矿层，使其不易老化。目前，钙钛矿光伏电池的耐用年限仅为10-15 年，约为传统光伏电池的一半。而佳能的新材料有望将钙钛矿光伏电池的耐用年限延长至 20-30 年左右，使其在实际应用中的优势更加突出。

据佳能表示，该材料将于2024年6月开始出样，旨在与从事钙钛矿太阳能电池大规模生产的公司合作后续产业化进程。

* 1nm（纳米）= 1/1,000,000,000 m

发表有关该材料的论文

由横滨东仁大学和佳能共同撰写的一篇论文总结了该材料的研究成果，发表在英国皇家化学学会发行的同行评审国际期刊《材料化学杂志A》上，标题如下：

“Phthalocyanine-Based Polycrystalline Interlayer Simultaneously Realizing Charge Collection and Ion Defect Passivation for Perovskite Solar Cells”

出版物链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ta/d4ta02491e

新开发材料概述

当钙钛矿层被佳能开发的材料覆盖时，涂层抑制了晶体结构中物质的损失，这有助于提高钙钛矿太阳能电池的耐久性。由于新开发的材料具有半导体的特性，因此即使钙钛矿层被厚厚地覆盖，也能保持较高的光电转换效率，有望提高量产稳定性。

▲采用一层新开发的高性能材料的钙钛矿太阳能电池的横截面

▲上图：钙钛矿太阳能电池的电子显微照片横截面，该电池采用了一层新开发的高性能材料。*HTL和电极尚未应用。下图：新开发的高性能材料

钙钛矿太阳能电池中光电转换层的性质

钙钛矿层中的晶体结构由于大气中的水、热、氧等的影响而变质，从而降低了钙钛矿太阳能电池的耐久性。

▲使用前的钙钛矿太阳能电池横截面

▲老化后的钙钛矿太阳能电池的横截面图