鈣鈦礦太陽能電池又發science

虛谷納物 9個月前 (11-18) 1249瀏覽

一、導讀

鹵化物鈣鈦礦材料具有無限的組成空間，具有可調的電子和光學性能。盡管鈣鈦礦太陽能電池具有很高的功率轉換效率(PCE)，但其有限的器件壽命仍然是商業化的一個重大挑戰。混合陽離子和陰離子的使用使得晶體的容差系數更合適，從而提高了結構穩定性，并增加了合成吸收膜的化學穩定性。然而，混合鈣鈦礦吸收劑經常發生元素和相偏析，這可能會降低器件效率和使用壽命。大多數關于混合鈣鈦礦相分離的研究都集中在薄膜老化方面，以了解陽離子和陰離子的遷移、納米簇的形成和發展、熱力學驅動力以及它們對薄膜性能和器件性能的影響。然而，相關的單個離子的原子聚集以及關聯它們導致薄膜降解的集體行為的研究相對匱乏。謝林模型連接了鈣鈦礦中陽離子聚集的微觀分析和其相分離和膜降解的宏觀觀察，適用于混合鹵化物鈣鈦礦等多種鈣鈦礦。將其應用于高性能太陽能電池雜化鹵化物鈣鈦礦中使用陽離子和陰離子混合物的元素和相分離的研究，可為提高電池壽命提供了新的科學理解和思路。

二、成果掠影

近日，來自北京理工大學材料科學與工程學院先進材料實驗中心的陳棋教授團隊采用謝林的偏析模型來研究單個陽離子的遷移，發現初始膜的不均勻性加速了材料的降解。本工作制備了鈣鈦礦膜(FA_1-xCs_xPbI₃;其中FA為甲酰胺)，通過添加硒吩，導致均勻的陽離子分布，阻礙了材料加工和設備運行中的陽離子聚集。在1次太陽光照下，在3190小時的最大功率輸出后，合成的裝置很好的提高了的轉化效率，并保持了初始效率的91%。其主要原因為初始FACsPb(Br_0.13I_0.87)₃吸收劑延長了器件的使用壽命。相關成果以“Initializing film homogeneity to retard phase segregation for stable perovskite solar cells”為題發表在國際頂級綜合期刊Science上。