香港城市大學Nature Photonics：新型添加劑助力獲得效率24.5%的倒置鈣鈦礦太陽能電池

NSCD 2個月前 (06-02) 626瀏覽

  • 【導讀】

鈣鈦礦薄膜太陽能電池作為新一代太陽能電池的代表受到廣泛關注。添加劑調控鈣鈦礦薄膜生長是提升太陽能電池轉換效率和長期穩定性的重要手段。因此，尋找一種既能夠促進鈣鈦礦薄膜生長同時又與太陽能電池制備工藝兼容的添加劑是目前研究的重點。

  • 【成果掠影】

近日，香港城市大學Alex K. -Y. Jen團隊在Nature?Photonics上發表了新的研究論文，通過引入一種非揮發性添加劑促進含有氫鍵的中間體的形成，從而實現了對鈣鈦礦薄膜生長動力學的調控。在本研究中，作者首先強調了添加劑對鈣鈦礦結晶過程的重要作用和一步法中傳統添加劑在退火過程中的揮發所導致的鈣鈦礦薄膜的劣化。基于以上分析，作者展示了一種非揮發性添加劑4-胍基苯甲酸鹽酸鹽（GBAC）可以引入含氫鍵中間體實現對鈣鈦礦結晶動力學的調控從而獲得大晶粒尺寸、共格晶粒生長的鈣鈦礦薄膜；同時，該添加劑還能夠有效鈍化晶界，排除缺陷態。基于這種中間體，作者顯著降低了鈣鈦礦薄膜的非輻射躍遷，并獲得了認證效率為24.5%的倒置鈣鈦礦太陽能電池。進一步的穩定性測試表明，在氮氣手套箱內65±5 oC連續加熱條件下未封裝器件的T98（性能下降至初始時98%的時間）超過1000小時。相關研究文章以“Hydrogen-bond-bridged intermediate for perovskite solar cells with enhanced efficiency and stability”為題發表在Nature?Photonics上。

  • 【核心創新點】

通過一種多功能、非揮發性添加劑實現對鈣鈦礦薄膜生長動力學的控制，顯著降低非輻射躍遷從而獲得高效率的倒置鈣鈦礦太陽能電池。

  • 【數據概覽】

圖1.?鈣鈦礦薄膜的化學相互作用和形貌表征。?2023 Springer Nature

圖2. 原位發射光譜比較鈣鈦礦薄膜生長動力學。?2023 Springer Nature

圖3.?結構分析和中間相誘導結晶的DFT計算 ?2023?Springer Nature

圖4.?鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能和穩定性表征??2023?Springer Nature

  • 【成果啟示】

綜上，新型添加劑對鈣鈦礦薄膜的生長動力學的調控具有重要意義，這為進一步實現大面積高質量鈣鈦礦薄膜的生長提供了基礎。

 

原文詳情：Hydrogen-bond-bridged intermediate for perovskite solar cells with enhanced efficiency and stability. Nature?Photonics,?2023

 

DOI:https://doi.org/10.1038/s41566-023-01180-6

 

本文由NSCD供稿。 ??

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