華東師范大學最新Science：表面硫化構建高效倒置鈣鈦礦太陽能電池的異質結

溫華 1年前 (2022-01-28) 4214瀏覽

【引言】

鈣鈦礦太陽電池(PSCs)在常規(n-i-p) PSCs中已達到功率轉換效率(PCEs)>25%，而倒置(p-i-n)PSCs的PCEs僅介于22%至23%之間。這種劣化性能的根源尚不清楚，但異質結接觸的不同可能是其根本原因。非輻射復合發生在與載流子傳輸層的接觸處，因此限制PSC性能的是接觸異質結，而不是鈣鈦礦或傳輸層本身。在規則的PSCs中，介孔支架中的鈣鈦礦在性質上傾向于比體相鈣鈦礦更多的n型，這誘導了額外的場通過這個接觸界面的能帶彎曲來促進電子的提取。在倒置PSC中，與n型電子傳輸層直接接觸的鈣鈦礦薄膜的p型性質會提高轉換效率。因此，在倒置PSC中，有必要控制鈣鈦礦界面處的半導體性質。

今日，華東師范大學方俊鋒課題組，通過富鉛Pb鈣鈦礦薄膜的表面硫化，構建了用于倒置結構太陽能電池的穩定鈣鈦礦異質結。利用六甲基二硅硫烷硫化富鉛層，形成的鉛-硫鍵可上移鈣鈦礦層界面費米能級，產生誘導了額外背電場，增強電子提取。倒置結構鈣鈦礦太陽能電池功率轉換效率>24%，具有1.19?V的高開路電壓，對應于0.36?V的低電壓損失。強鉛-硫鍵可以穩定鈣鈦礦異質結，并加強具有相似晶格的底層鈣鈦礦結構。表面硫化器件在85°C下老化2200小時后，或在55°±5°C下以最大功率點連續光照1000小時后，保持初始功率轉換效率PCE的90%以上。相關論文以題為“Constructing heterojunctions by surface sulfidation for efficient inverted perovskite solar cells”發表在Science上。