韓國研究團隊透過使用一種新型添加劑4PTSC，提高了錫鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的效率和壽命。這種增強使太陽能電池能夠長時間保持高性能，並有望提供更便宜、更永續的能源解決方案。

將4PTSC用作多功能添加劑可顯著改善錫鹵化物鈣鈦礦的晶體生長，減少通常影響效率的缺陷數量。此外，由於這種化合物的化學性質，氧化和水分滲透被降至最低，從而提高了材料的耐用性。

鑑於當前的能源危機和氣候變化，太陽能正成為越來越有吸引力的能源解決方案。隨著太陽能板的採用範圍不斷擴大，從廣闊的農村地區到密集的城市景觀，研究人員正在努力推進現有的光伏技術，並在永續性方面取得新的突破。

雖然許多光伏材料都在研究中，但鈣鈦礦無疑是最有前途的，因為它們具有低成本生產和更高效率的潛力。特別是錫鹵化鈣鈦礦(Sn-HPs)是性能卓越的鉛基鈣鈦礦的強力替代品。鑑於錫對環境的毒性遠低於鉛，對Sn-HPs的研究是具有前景的。

遺憾的是，由Sn-HPs製成的鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)仍面臨一些亟待解決的挑戰。具體來說，生產過程中快速無序的結晶會導致鈣鈦礦層晶體結構出現缺陷，進而降低轉換效率。此外，Sn-HPs穩定性低，對濕氣和環境條件敏感，這限制了由其製成的鈣鈦礦太陽能電池的整體壽命。

現在，韓國​​的一個研究團隊可能已經找到了解決這些問題的優雅而有效的方案。在最近發表於《先進能源材料》的研究中，該團隊發現，在Sn-HPs的生產過程中引入4-苯基硫代氨基甲酰肼(4PTSC)作為添加劑，可以提高PSC的性能。

透過常規Sn-HP PSC與含有建議添加劑的Sn-HP PSC之間的廣泛分析和實驗比較，研究人員展示了4PTSC作為添加劑的多重功能。 「我們特意選擇了一種多功能分子，它既可以作為配位化合物和還原劑，又可以鈍化缺陷的形成，提高穩定性，」領導這項研究的中央大學副教授Dong-Won Kang解釋道。

但這又意味著什麼呢?

由於4PTSC具有配位配體的功能，因此能夠有效調節晶體生長過程。一方面，4PTSC分子中的π共軛苯環能夠促進晶體生長的優先取向，從而最大程度地減少缺陷的形成。有趣的是，4PTSC也能夠透過4PTSC和SnI2的化學配位鈍化任何形成的缺陷。這反過來又保護了鈣鈦礦表面，並防止未配位的Sn2+和鹵化物離子參與不必要的反應。此外，4PTSC中的-NH2親核位點進一步阻礙了SnI2的氧化和離子遷移，提高了鈣鈦礦的穩定性。

性能和可持續性影響

有了這種強大的添加劑，研究人員能夠生產出性能前所未有的光伏太陽能電池。 “4PTSC改良元件的峰值效率達到12.22%，開路電壓提高0.94V，並表現出卓越的長期穩定性，即使在沒有封裝的環境條件下，經過500小時仍能維持初始功率轉換效率的近100%，經過1200小時仍能維持約80%。

鑑於錫-羥基磷化物的製造成本相對較低，且性能良好、耐用性極佳，這項研究的結果將為更易於獲取且更耐用的太陽能電池板鋪平道路。反過來，這有助於降低一般民眾的能源成本，同時符合當前的永續發展目標。 Kang總結道:”解決錫-羥基磷化合物的關鍵挑戰並顯著提高其性能，符合我們為開發高效、可持續的可再生能源解決方案做出貢獻的目標，從而推進綠色技術的發展，促進可持續的未來。

研究人員希望在這個不斷發展的研究領域繼續努力，引發一場清潔能源生產方式的改變。

編譯自/ scitechdaily