原子力显微镜(AFM)图像显示，在新制备的spiro-MeOTAD（上方）和置于空气中24小时后(底部)，存在针孔。这些孔的平均直径约为135纳米，直径大的达到两个微米。

（来源:冲绳科技研究所）

冲绳科学研究所(OIST)和日本科学技术研究生院的研究人员已经发现，最受欢迎的新一代太阳能电池（正在研发）可能存在一个问题——表面最上层布满了微小的气孔。

正在研发的主要的高性能太阳能电池是将钙钛矿和spiro-MeOTAD两种材料结合起来使用。这些太阳能材料比传统的硅基材料便宜的多，而且在近几年性能也有了很大提升。但是在使用过程中，将太阳能转换为电能的钙钛矿却会很快分解。

冲绳科学研究所的研究者认为他们已经找到了导致这个问题的关键因素。

存在于spiro-MeOTAD层的极小的针孔，在光学显微镜下都很难被发现。这些针孔将为水和其它气体分子扩散通过spiro-MeOTAD层而到达钙钛矿层提供通道，从而导致钙钛矿的分解。

“这些针孔是减弱太阳能电池寿命的主要因素，”发现针孔的冲绳科学研究所博士生 Zafer Hawash说到。他的发现最近发表在材料化学杂志上。

Hawash在分析空气的独立成分（比如水、氧气，氮气）与spiro-MeOTAD 的相互作用时，注意到了针孔。最初，他认为针孔不重要，但是当他开始深入研究，发现这个现象在科技文献中并未被提到。

“没有人真正提到这个问题，”在OIST能源材料和表面科学部门工作的Hawash说到，“我觉得针对针孔的报道是非常重要的，这样人们就能知道针孔的存在并避免针孔的出现从而延长太阳能电池的寿命。”

针孔与spiro-MeOTAD层的制作方式有关—一种解决办法是在基层表面通过旋涂形成一层厚度仅为头发几分之一的薄膜。另一种真空蒸发的制备方法也不会产生针孔，但是实施起来不容易，能源材料和表面科学组组长及论文的合著者 Luis Ono博士说到。

OIST团队正在尝试保持低成本前提下，消除针孔的制备方式，比如调整制备过程或者加入其它成分。

“当前我们正在寻找解决针孔问题的方法，”能源材料和表面科学组的Yabing Qi教授说到。

这项最新发现是建立在Qi 实验室正在进行的一项工作的基础之上的，该工作致力于克服钙钛矿太阳能电池的不稳定性以及开发低成本的太阳能电池。

 

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