最新Science: PCE超越29%—增強空穴提取可提升鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的性能

nanoCJ 3年前 (2020-12-11) 5005瀏覽

【引言】

一直以來，研究人員認為將硅與金屬鹵化物鈣鈦礦結合在一起的疊層太陽能電池能夠突破單電池效率極限。然而，為了實現這一目的，鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池不僅需要穩定的寬帶隙鈣鈦礦材料，同時還要求維持高效的電荷載流子輸運，這為進一步開發疊層太陽能電池帶來了挑戰。

【成果簡介】

柏林亥姆霍茲研究所的Steve Albrecht（通訊作者）團隊發表文章報道了認證光電轉換效率（PCE）高達29.15%的單片鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池。研究發現，可在鈣鈦礦電池中形成自組裝甲基取代的咔唑單層作為空穴選擇層，并通過在該界面上將快速空穴提取和最小化非輻射復合結合起來，可以在輻照條件下仍然保持帶隙達1.6電子伏特的鈣鈦礦吸收層的相穩定性。加速的空穴提取可展現出低至1.26的理想因子和高至84%的單結填充因子，同時還能保證疊層開路電壓達到1.92伏特。此外，在空氣中，與初始效率相比，沒有包封的疊層在300小時的運行后還能維持95%效率。基于這些成果，研究人員認為提高空穴提取速度是進一步開發太陽能電池潛力的可行途徑。2020年12月11日，相關成果以題為“Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with >29% efficiency by enhanced hole extraction”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 不同襯底上的鈣鈦礦薄膜的光致發光性能和穩定性評價