中国华侨大学的科学家设计了一种钙钛矿太阳能电池，利用空穴选择性中间层抑制离子扩散来提高设备的稳定性。

离子迁移被认为是造成钙钛矿太阳能电池不稳定的主要原因。当钙钛矿薄膜中的软晶格和相对较弱的键导致缺陷形成能较低时，就会发生离子迁移，因此热和光很容易激活钙钛矿晶格内的离子缺陷。离子的积累会使局部晶体结构变形，并破坏钙钛矿薄膜、电子传输层 (ETL) 和空穴传输层 (HTL) 以及电极。

研究人员解释说：在钙钛矿太阳能电池中加入空穴选择性中间层的想法受到质子交换膜 (PEM) 燃料电池的启发，其中 PEM 充当质子导体，同时阻止其他化学物质的扩散。设计阻止层间离子扩散的内部屏障对于提高钙钛矿太阳能电池的使用寿命至关重要。

研究团队用一种名为 PDTBT2T-FTBDT (D18) 的超薄聚合物材料构建了空穴选择性中间层，据报道，由于其稀释溶液的高流动性，该材料可在钙钛矿薄膜表面提供保形覆盖。它还具有与钙钛矿吸收剂和 Spiro-OMeTAD HTL 匹配的能级对齐。

学者们通过在钙钛矿薄膜上旋涂 D18 的热氯苯 (CB) 溶液来沉积中间层，据报道，这会导致形成致密的膜。他们用玻璃和氟掺杂氧化锡 (FTO) 制成的基板、基于氧化锡 (SnO2) 的 ETL、钙钛矿吸收剂、D18 中间层、Spiro-OMeTAD HTL 和金 (Au) 金属触点构建太阳能电池。

研究小组评估了中间层抑制离子扩散的有效性，发现与最常用的聚合物 P3HT 和 PTAA 相比，它提供了更优异的性能。结果表明，D18 层在热应力下具有强大的离子阻挡能力，它进一步解释说。D18 与钙钛矿晶粒和晶界紧密接触，提供保形覆盖。

在标准照明条件下对所提出的 0.12 cm 2太阳能电池进行了测试，结果发现其能量转换效率为 26.39%，开路电压为 1.185 V，短路电流为 26.54 mA cm2，填充因子为 83.92%。相比之下，没有 D18 层构建的参考电池效率为 24.43%，开路电压为 1.152 V，短路电流为 26.39 mA cm2，填充因子为 80.37%。

研究人员表示：我们已经证明，引入聚合物 D18 中间层可以有效阻止钙钛矿太阳能电池内层间离子扩散，同时保持高效的空穴传输，从而显着提高 nip 电池的稳定性，认证效率超过 26%，并指出该电池在 1,100 小时后还能够保持其初始效率的 95.4%。

他们还声称，该设备是目前最稳定且效率最高的钙钛矿太阳能电池。

这一新电池概念是在最近发表在《自然通讯》上的一项研究超薄聚合物膜用于改善钙钛矿太阳能电池中的空穴提取和离子阻挡中提出的。