全世界的消费者都在要求更环保的能源。因此，优化太阳能电池的性能和经济可行性是一个重要的研究热点。提高钙钛矿型太阳能电池的效率是一个特殊的优先事项。然而，不太重视了解是什么导致电池性能下降。现在，筑波大学研究人员的最新发现提供了钙钛矿型太阳能电池的微观研究，以填补知识空白。
有机-无机杂化钙钛矿因其制备简单、成本低廉、可吸收宽波长范围的光而成为太阳能电池的一种有吸引力的材料。使用钙钛矿层作为光敏材料的太阳能电池正在不断改进，尤其是其功率转换效率(PCE)现已超过25%。
然而，只专注于改善PCE可能会导致研究人员错过一个重要的前进步骤，这可能是由于对潜在机制的更详细的理解。比如，是什么原因导致钙钛矿太阳能电池性能下降，这是一个尚未完全回答的重要问题。
众所周知，空气中的氧气、水分等外界因素都会对钙钛矿层造成破坏。然而，人们对影响电池性能的内部变化知之甚少。因此，研究人员使用电子自旋共振(ESR)光谱来研究降解机理。
通信作者Maruboto教授和Hiroshi教授解释说：“我们对正在使用的钙钛矿型太阳能电池进行了ESR光谱分析，这为我们提供了分子水平变化的实时图像。”“特别是在测量太阳能电池的电流-电压特性时，我们观察到了太阳能电池层中的电荷和缺陷以及相关的自旋状态。这使我们能够理解这些因素之间的关系。”
对钙钛矿太阳能电池的深入研究表明，自旋态的变化是由空穴输运的变化和界面电偶极子层的形成引起的。因此，可以通过提高空穴传输材料中的电荷迁移率和防止电偶极子层的形成来防止电池退化。
Maruboto教授说：“确定自旋状态的变化与器件性能有关，这大大拓宽了我们对钙钛矿太阳能电池的认识。”“我们希望我们的发现能为太阳能电池的可持续发展提供一个有价值的新起点，并有助于加速实现高性价比的绿色能源。”
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