Nature Energy：鈣鈦礦太陽能電池新記錄23.2%

【引言】

有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池自從2009年被發現以來，一路高歌猛進效率突飛猛進效率一度達到22.1%，其發展之迅猛可謂前所未見。目前，鈣鈦礦型太陽能電池(PSCs)的商業化仍然要求電池擁有高效率和良好的長期環境穩定性。進一步發展性能更好的鈣鈦礦太陽能電池的關鍵仍然是空穴傳輸材料與鈣鈦礦間的能級匹配問題。目前實驗室高效率鈣鈦礦太陽能電池所用的空穴傳輸材料主要是spiro-OMeTAD和PTAA，發展一種新的能級適配的空穴傳輸材料對于突破鈣鈦礦太陽能電池的最高效率變得至關重要。

【成果簡介】

近日，韓國化學技術研究所（KRICT）的Jaemin Lee教授等人發展了一種命名為DM的氟端空穴傳輸材料，并且制備出了效率突破至23.2%的高效穩定鈣鈦礦太陽能電池。

【圖文簡介】

圖1 空穴傳輸材料的光學、電學和熱學特性表征

(a-b). spiro-OMeTAD和DM的化學結構式；

(c). spiro-OMeTAD和DM的紫外可見吸收光譜；

(d). spiro-OMeTAD和DM的循環伏安曲線；

(e). spiro-OMeTAD和DM的玻璃化轉變溫度曲線(DSC)。

圖2 分別使用spiro-OMeTAD和DM作為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽能電池的性能對比

(a). 鈣鈦礦太陽能電池的SEM截面圖；

(b-c). 器件有效面積分別為0.0939 cm²和0.991 cm² 的J-V曲線；

(d). 25個面積為0.0939 cm²器件的效率統計分布圖；

(e). DM添加量與效率依賴關系。

圖3 基于DM的鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能

(a). 分別基于sprio-OMeTAD和DM的鈣鈦礦太陽能電池的J-V曲線；

(b). DM和sprio-OMeTAD的能帶結構；

(c). 兩種空穴傳輸材料制備電池的效率統計圖；

(d). DM和sprio-OMeTAD的電荷復合壽命。

圖4 基于DM的鈣鈦礦太陽能電池的熱穩定性和光穩定性

(a). 含有和不含有摻雜劑的DM粉末的DSC曲線；

(b). 不同溫度下DM和sprio-OMeTAD鈣鈦礦太陽能電池的效率穩定性；

(c). 60攝氏度下DM基鈣鈦礦電池的長時間熱穩定性測試；

(d). 一個太陽能長時間照射下，DM基鈣鈦礦電池的長時間光穩定性測試。

【小結】

研究者通過開發新了一種新的空穴傳輸材料（DM），成功地突破了鈣鈦礦太陽能電池的效率極限，達到23.2%的效率，并且具有良好的環境穩定性。這為推動鈣鈦礦太陽能電池的進一步發展做出重要貢獻。

文獻鏈接：A fluorene-terminated hole-transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells (Nature Energy, 2018, DOI: 10.1038/s41560-018-0200-6)

本文由材料人編輯部新能源學術組金也供稿，材料牛編輯整理。

材料人網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信cailiaokefu，我們會邀請各位老師加入專家群。

材料測試、數據分析，上測試谷！