今日最新Science:新型有機-無機材料助力高效全鈣鈦礦疊層太陽能電池

nanoCJ 4年前 (2019-05-03) 5612瀏覽

【引言】

通過更加高效的利用藍光，有機-無機鈣鈦礦薄膜可以顯著提高疊層硅基太陽能電池的輸出。而全鈣鈦礦多晶薄膜疊層太陽能電池也具有提供大于30%效率的潛力。然而由于缺乏高效率、低帶隙的混合鈣鈦礦太陽能電池，全鈣鈦礦基疊層器件的性能被大大限制。

【成果簡介】

近期，美國托萊多大學的鄢炎發以及美國國家可再生能源實驗室的Kai Zhu、J.J.Berry等人（共同通訊作者）等人發現硫氰酸胍（GuaSCN）這一材料的加入能夠顯著提升有機-無機低帶隙（約為1.25eV）(FASnI₃)_0.6(MAPbI₃)_0.4鈣鈦礦薄膜的結構和光電性能。通過這一方法，器件缺陷密度被大大降低；載流子的壽命被提高到大于1微秒的水平；載流子擴散長度從500nm延伸到2.5微米；顯著降低了表面重組速度；減少了薄膜結構缺陷。這些性能的改善不僅減少了能量失調的情況，還實現了效率大于20%的低帶隙單結鈣鈦礦太陽能電池。當與寬帶隙太陽能電池結合時，研究人員更是獲得了效率分別高達25％的4端和23.1％的2端全鈣鈦礦型多晶薄膜串聯太陽能電池。2019年05月03日，相關成果以題為“Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 器件特征比較研究