与不含聚合物的电池相比，该太阳能电池表现出更高的效率和能量保持能力。

使用生物质衍生聚合物制成的有机-无机钙钛矿混合太阳能电池（HPSC）实现了21.39%的能源效率记录。

据媒体报道，该设计由新加坡南洋理工大学的研究人员设计，还简化了制造过程。

随着世界寻求更清洁的方式来满足其能源需求，太阳能等技术正以前所未有的规模扩大。

然而，以目前的形式，太阳能电池在效率上得分不高，只能转换大约四分之一的太阳能，并且可以从其能量转换能力的增加中受益匪浅。

基于钙钛矿的太阳能电池是一种有潜力解决这一差距的技术。在实验室中，这种类型的太阳能电池已经达到了超过34%的高能量转换分数。然而，在将这些电池推向商业规模之前，还需要解决技术上的困难。

钙钛矿电池的挑战

研究人员告诉媒体，关于钙钛矿太阳能电池，有两个关键的挑战。电池的光活性层由石油衍生聚合物制成。

这不仅引起了人们对可持续性的关注，而且由于其溶解度导致与其他共轭聚合物一起工作的限制，它也使制造过程复杂化。

使用共轭聚合物还需要用其他前驱溶剂处理，这些前驱溶剂是石油基的，很难处理。为了克服这些障碍，南洋理工大学的研究人员转向PBDF-DFC或呋喃，一种从农业废物中提取的聚合物。

“最大的挑战是使用基于呋喃的聚合物，尽管它们有潜在的好处，但在钙钛矿太阳能电池中尚未得到充分的开发，”参与这项研究的Ng Wei Tat补充说。

“我们还必须探索将呋喃基聚合物直接集成到器件堆栈中的新方法。”

与石油来源的聚合物相比，呋喃的产率要低得多，该团队致力于开发这种材料的新合成方法。呋喃含有可溶于前驱体溶剂的聚合物形式的芳香族化合物，简化了制造方法。

混合太阳能电池的效率

为了测试这种材料，研究人员在HPSC堆中使用了一种被称为FP1-H的呋喃己烷可溶性组分，与其他成分和电极接触，并在实验室中进行了测试。

不含呋喃聚合物的控制装置的效率最高为19.84%，而含FP1-H的控制装置的效率最高为21.39%。

两个器件的短路电流密度分别为22.81 mA cm-2和24.17 mA cm-2。该电池在1100小时后还显示出90%的效率保持率，与没有呋喃基聚合物的电池相比，这是一个重大改进。

为了确定FP1-H HPSC优越性能的原因，研究人员使用X射线衍射扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品进行分析。

研究人员发现，聚合物在晶界处积累，改善了薄膜结晶，这与生产优势一起，有助于在未来制造稳定、高效和可持续的HPSCs。

“PBDF-DFC和直接前体集成方法的成功集成为高性能钙钛矿太阳能电池的简化生产开辟了新的途径，解决了可扩展性和环境影响方面的关键挑战，”研究人员告诉媒体。

该研究结果发表在《先进功能材料》杂志上。