介孔MoS₂策略提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性

在过去的几十年里，光伏发电（PV）的效率和性能有了显著提高，这导致了太阳能技术的采用增加。为了进一步提高太阳能电池的性能，世界各地的能源研究人员一直在设计和测试替代设计策略，利用不同的材料和电池结构

一类已被发现取得有希望结果的太阳能电池是基于有机-无机杂化钙钛矿的太阳能电池，这是一种具有各种有利性能的材料。虽然这些电池的效率超过25%，但它们通常不稳定，对各种外部刺激（如紫外线和氧气）敏感，这阻碍了它们的大规模部署

蔚山国立科学技术研究所、韩国大学和其他研究所的研究人员最近推出了一种新的可能策略，以提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。发表在《自然纳米技术》上的一篇论文概述了这一策略，该策略需要使用介孔结构的二硫化钼（MoS2）作为钙钛矿太阳能电池中的电子传输层（ETL）

“钙钛矿太阳能电池（PSC）中的介孔结构电子传输层（ETL）与钙钛矿层的表面接触增加，能够实现有效的电荷分离和提取，以及高效器件，”Donghwan Koo、Yunseong Choi及其同事在他们的论文中写道

“然而，PSC中使用最广泛的ETL材料TiO2需要超过500°C的烧结温度，并在入射光下进行光催化反应，这限制了操作稳定性。最近的工作重点是寻找替代的ETL材料，如SnO2。“

基于之前的研究工作，Koo、Choi和他们的同事着手使用具有介孔结构的ETL来提高钙钛矿太阳能电池的性能。这基本上意味着用于这些层的材料具有微孔（尺寸从2到50 nm不等）。

他们专门使用了介孔MoS2，这是一种具有光电性能的多功能材料，以前曾用于开发电池、光电探测器、发光二极管（LED）和其他技术。研究人员发现，引入介孔MoS2-ETL可以产生效率超过25%且稳定性良好的太阳能电池。

Koo、Choi及其同事写道：“MoS2夹层增加了与相邻钙钛矿层的表面接触面积，改善了两层之间的电荷转移动力学。”此外，MoS2和钙钛矿晶格之间的匹配促进了具有低残余应变的钙钛矿晶体的优先生长。使用介孔结构的MoS2作为ETL，我们获得了效率为25.7%（0.08 cm2，认证为25.4%）和22.4%（1.00 cm2）的钙钛矿太阳能电池。“

在最初的测试中，该团队的太阳能电池取得了非常有前景的结果，与具有TiO2 ETL的太阳能电池相比是有利的。值得注意的是，具有介孔MoS2的钙钛矿太阳能电池也被发现在连续光照下运行2000多个小时后，仍能保持其稳定性和90%的初始功率转换效率（PCE）。

这些令人鼓舞的发现可以为未来通过引入介孔结构MoS2层来提高有机-无机钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性的努力提供信息。这些努力可以帮助使钙钛矿太阳能电池性能达到硅基PV的水平，为其未来的广泛部署做出贡献