澳大利亞研究人員的研究表明，在低地球軌道上受到質子輻射破壞的過氧化物太陽能電池，通過在熱真空中退火，可以完全恢復其原有效率。這一過程是通過對空穴傳輸材料（HTM）的精心設計實現的，空穴傳輸材料是將光產生的正電荷轉移到電池電極上的一種元件。

澳大利亞研究人員發現，被質子輻射損壞的過氧化物太陽能電池可以通過熱真空退火完全恢復其效率。研究小組通過精心設計空穴傳輸材料，開創性地使用新型光譜技術和超薄藍寶石襯底，實現了這一創舉。

這個多學科項目開創性地使用了熱導納光譜（TAS）和深層瞬態光譜（DLTS）來分析質子輻照和熱真空回收過氧化物太陽能電池（PSCs）中的缺陷。該研究還首次採用了與高功率重量比兼容的超薄藍寶石襯底，使其適用於商業應用。

相關成果最近發表在《先進能源材料》雜誌上。

輕質PSC 具有製造成本低、效率高和輻射硬度高等優點，是為低成本太空硬件供電的有力候選材料。以前對PSC 的質子輻照研究都是在厚度超過1 毫米的較重基底上進行的。在這裡，為了利用高功率重量比的優勢，悉尼大學的研究小組使用了0.175 毫米的超薄抗輻射和光學透明藍寶石襯底。該項目由Anita Ho-Baillie 教授領導，她也是ARC 激子科學卓越中心的副研究員。

利用澳大利亞國立科學與技術研究院加速器科學中心（CAS）的高能重離子微探針，將電池置於七兆赫電子伏特（MeV）質子的快速掃描鉛筆束中，模擬太陽能電池板在低地球軌道（LEO）衛星上圍繞地球運行數十至數百年時所受到的質子輻射。

結果發現，採用流行的HTM 和HTM 中流行的摻雜劑的電池類型的耐輻射性比競爭對手差。這種HTM 是2,2′,7,7′-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9′-螺二芴（Spiro-OMeTAD）化合物，而摻雜劑是雙（三氟甲烷磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）。通過化學分析，研究小組發現，質子輻射誘導的LiTFSI 中的氟擴散會給過氧化物光吸收體表面帶來缺陷，隨著時間的推移，這可能會導致電池降解和效率下降。

領銜作者Shi Tang 博士說：”多虧了Exciton Science 公司提供的支持，我們才獲得了研究電池缺陷行為的深層次瞬態光譜能力。”

研究小組能夠確定，不含螺-OMeTAD 和LiTFSI 的電池不會出現與氟擴散相關的損傷，質子輻射引起的降解可以通過真空熱處理逆轉。這些抗輻射電池採用聚[雙（4-苯基）（2,5,6-三甲基苯基）（PTAA）或PTAA 和2,7-二辛基[1]苯並噻吩並[3,2-b][1]苯並噻吩（C8BTBT）的組合作為空穴傳輸材料，並採用三（五氟苯基）硼烷（TPFB）作為摻雜劑。

Ho-Baillie教授說：”我們希望這項工作所產生的洞察力將有助於未來開發低成本輕型太陽能電池的工作，以用於未來的太空應用。”