新研究有望提高鈣鈦礦太陽能電池性能
2021年07月14日 9:34 7607次瀏覽 來源： 中國(guó)科學(xué)報(bào) 分類： 光伏 作者： 溫才妃 吳軒
近日，《自然—光子學(xué)》在線發(fā)表了武漢大學(xué)與香港理工大學(xué)以及加州大學(xué)洛杉磯分校關(guān)于鈣鈦礦電池的合作研究成果——多功能鈍化實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、低開路電壓損失的鈣鈦礦太陽能電池。該研究方法有望拓展到倒置、介觀結(jié)構(gòu)甚至疊層鈣鈦礦光伏器件中，有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、低開路電壓損失的鈣鈦礦單節(jié)或多節(jié)太陽能電池，并為推進(jìn)鈣鈦礦電池的發(fā)展提供新思路。
據(jù)悉，有機(jī)—無機(jī)雜化鈣鈦礦具有優(yōu)異的光電性能，鈣鈦礦太陽能電池的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過25%，有望超過單晶硅太陽能電池的效率(26.7%)，進(jìn)一步提高鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性，也有助于加速鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化進(jìn)程。
短路電流密度(JSC)、開路電壓(VOC)和填充因子(FF)是決定鈣鈦礦電池效率的三個(gè)重要參數(shù)。其中JSC和FF的研究取得了突破性進(jìn)展，VOC損失則成了限制鈣鈦礦電池效率的一個(gè)重要因素。通常來說，鈣鈦礦薄膜內(nèi)和界面處的非輻射復(fù)合損失被認(rèn)為是限制鈣鈦礦電池VOC的主要原因。
在該研究中，研究人員通過采用丁胺分子對(duì)三維鈣鈦礦表面的處理，一方面在三維鈣鈦礦表面形成了梯度能級(jí)分布的二維鈣鈦礦表面鈍化層;另一方面丁胺分子在熱動(dòng)力學(xué)的驅(qū)動(dòng)下自上而下擴(kuò)散，在鈣鈦礦薄膜內(nèi)的晶界處形成了二維/三維鈣鈦礦的本體異質(zhì)結(jié)，從而有效降低了三維鈣鈦礦薄膜的面缺陷和體缺陷濃度。這種表面和體內(nèi)的協(xié)同鈍化策略有效降低了不同帶隙寬度鈣鈦礦薄膜中的非輻射復(fù)合損失。同時(shí)，由于二維鈣鈦礦具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，基于這種方法制備的二維/三維鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性也得到了顯著提高。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-021-00829-4
責(zé)任編輯：張雪卉
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