Science又發表鈣鈦礦太陽能電池新突破：不一樣的二次生長（SSG）技術

木文韜 5年前 (2018-06-29) 5572瀏覽

【引言】

近來，具有倒置的平面異質結結構的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）由于其提供了容易制造，與柔性襯底兼容，能帶工程的多功能性以及制造多結電池的可能性而受到關注；此外，它們已經實現超過20％的電源轉換效率（PCE）。但仍然低于具有規則結構的PSC，這主要是因為開路電壓（V_oc）較低。低于理想的V_oc倒置的PSC的歸因于非輻射復合損失。幾種方法被提出減少非輻射復合，在倒置的PSC中提高到1.15V，包括增加晶粒尺寸，表面鈍化，離子補償，和異質結工程。此外，鈣鈦礦薄膜的性質，特別是其在電荷提取層附近的摻雜狀態（n，p或本征）受到薄膜結晶的襯底的極性的強烈影響。因此，在接觸界面處控制鈣鈦礦膜的性質可能是在倒置PSC中實現高V_oc的有效方式。

【成果簡介】

今日，在英國薩里大學張偉博士，牛津大學Henry Snaith教授和北京大學朱瑞研究員（共同通訊作者）的帶領下，與北京量子物質科學協同創新中心，英國卡文迪什實驗室和山西大學合作，報告了通過使用溶液處理的二次生長（SSG）技術，在膜的頂部表面附近提供更寬的帶隙區域，并形成更多的n型鈣鈦礦膜，從而導致V_oc大幅增加。SSG技術包括兩個步驟：（i）通過溶液處理制備鈣鈦礦薄膜;（ii）在溴化胍的協助下進行二次生長。團隊使用非化學計量的配方 (FA_0.95PbI_2.95)_0.85(MAPbBr₃)_0.15制備混合陽離子鉛混合鹵化物鈣鈦礦層，其中，MA和FA分別表示甲基銨和甲脒。這種方法產生了更寬的帶隙頂層和更多的n型鈣鈦礦薄膜，從而減少非輻射復合，導致V_oc增加高達100毫伏。團隊在不犧牲光電流的情況下實現了1.21V的高Voc，對應于1.62伏特帶隙下0.41V的電壓不足。這一改善使得最大功率點的輸出功率穩定在接近21％。相關成果以題為“Enhanced photovoltage for inverted planar heterojunction perovskite solar cells”發表在了Science上。