華裔能源器件大牛最新Science:高性能鈣鈦礦/ CIGS疊層太陽能電池

nanoCJ 5年前 (2018-08-31) 5318瀏覽

【引言】

由于存在著互補的可調帶隙以及優異的光伏特性，雜化鈣鈦礦和Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)的結合被認為是實現高效疊層太陽能電池的潛在材料。在疊層太陽能器件結構中，互連層（ICL）對電連接（electrical connection）和光學透明率（optical transparency）都有很高的要求，因此在提升電池性能上扮演著重要的角色。然而，如何保證子電池之間的完整性以維持CIGS器件結構從而保留電池的卓越性能是目前面臨的一大挑戰。

【成果簡介】

加州大學洛杉磯分校的楊陽教授和Qifeng Han（共同通訊作者）等人通過改進疊層器件中的輸運頂電極（transport top eletrode）、ICL以及空穴傳輸層（HTL）等結構，在無需調整CIGS器件結構的情況下成功地對疊層太陽能電池進行了性能優化。在這一電池中，研究人員對CIGS表面進行了納米尺度的界面構建設計，并利用高度摻雜的PTAA作為子電池之間空穴傳輸層，以此來保留開路電壓和增強填充因子以及短路電流。再將半透明且帶隙寬度為1.59eV的鈣鈦礦和帶隙寬度為1.00eV的CIGS分別作為子電池，這一結構改進的疊層電池的能量轉化效率可以達到22.43%，并且工作500小時后的效率還能保持在初始效率88%左右。2018年8月24日，相關成果以題為“High-performance perovskite/Cu(In,Ga)Se2 monolithic tandem solar cells”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 CIGS表面的化學機械拋光（CMP）處理及相應的CIGS太陽能電池性能