Science:一種新型界面結構降低鈣鈦礦太陽能電池的效率-穩定性-成本的差距

Allen 6年前 (2017-12-01) 4830瀏覽

【背景介紹】

基于混合有機鹵化物鉛鈣鈦礦的薄膜太陽能電池目前已實現超過22％的功率轉換效率（PCE）。如果將這一技術從實驗室轉移到市場上，很快就會發現鈣鈦礦的某些缺點，包括使用有毒鉛，導致滯后效應的離子缺陷擴散，長期穩定性，水敏感性，以及界面材料的成本效率和兼容性。其中，將該技術商業化的一個關鍵限制是沒有合適的空穴傳輸材料（HTMs），合理的空穴傳輸材料在不犧牲長期穩定性的情況下提供了完整的性能，而且材料成本低，綠色溶劑可印刷性好。

【成果簡介】

北京2017年12月1日，Science在線發表了埃爾朗根-紐倫堡大學Yi Hou、Christoph J. Brabec（共同通訊）等人題為“A generic interface to reduce the efficiency-stability-cost gap of perovskite solar cells”的文章。該團隊指出基于混合有機鹵化物鉛鈣鈦礦的薄膜太陽能電池進一步商業化的主要瓶頸是器件中的界面損失。經過研究提出了一種通用的界面結構，該界面由可溶液加工的，高度可靠性的和具有成本效益的空穴傳輸材料組成，使用這種界面結構不會影響鈣鈦礦太陽能電池的效率，穩定性或可擴展性。鉭摻雜的氧化鎢（Ta-WO_x）/共軛聚合物多層膜提供小界面阻擋層，并且與各種可縮放的共軛聚合物一起形成準歐姆接觸。在具有常規平面結構和自組裝單層的簡單器件中，Ta-WO_x摻雜的鈣鈦礦太陽能電池實現的最大效率為21.2％，并具有超過1000小時的光穩定性。通過消除額外的離子摻雜劑改善界面結構大大提高了電池的綜合性能，這些發現將對其他有機物作為用于鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料的研究提供重要的參考依據。

【圖文導讀】

圖1 空穴傳輸界面的優化

圖2 Ta-WO_x層對準歐姆接觸的影響