中國(guó)華僑大學(xué)的研究人員制作了一種四端(4T)鈣鈦礦-硅太陽(yáng)能電池，其頂部電池基于能帶隙為 1.67 且表面缺陷較少的鈣鈦礦材料。

科學(xué)家們利用表面重構(gòu)方法，通過(guò)濕法納米拋光去除寬帶隙鈣鈦礦的表面缺陷。他們解釋說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)表面重構(gòu)策略可以改善鈣鈦礦/C 60界面的接觸，釋放塊狀鈣鈦礦薄膜的殘余晶格應(yīng)變，并形成富含溴的鈣鈦礦表面層，從而有效抑制界面載流子損失和離子遷移。”

據(jù)悉，該技術(shù)能夠去除鈣鈦礦薄膜表面因結(jié)晶不充分而產(chǎn)生的缺陷豐富區(qū)域，以及能夠調(diào)節(jié)能級(jí)匹配的軟碘富鹵化物成分。納米拋光被發(fā)現(xiàn)可以抑制相分離并抑制薄膜的結(jié)晶不均勻性，學(xué)者們表示這降低了表面和本體之間的晶格失配。

他們還發(fā)現(xiàn)，納米拋光可增強(qiáng)鈣鈦礦薄膜的光致發(fā)光 (PL) 強(qiáng)度，從而確保更均勻的 PL 分布。“測(cè)量結(jié)果表明，鈣鈦礦薄膜中的非輻射載流子復(fù)合顯著減少，”他們補(bǔ)充道。

在《自然通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究《寬帶隙鈣鈦礦表面重建實(shí)現(xiàn)高效的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池》中，研究小組解釋道，他們構(gòu)建了一個(gè)300毫米×300毫米的鈣鈦礦電池，其基板由玻璃和氧化銦錫(ITO)、由氧化鎳(NiOx)和膦酸(稱為甲基取代咔唑( Me-4PACz))制成的空穴傳輸層(HTL) ，以及鈣鈦礦吸收劑。

學(xué)者們制作了兩種不同版本的電池，一種是不透明的，一種是半透明的，分別實(shí)現(xiàn)了 23.67% 和 21.70% 的功率轉(zhuǎn)換效率。此外，在 1 個(gè)太陽(yáng)光照下以最大功率點(diǎn)運(yùn)行 1,505 小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)這兩種設(shè)備都能保持初始效率的 80%。

研究團(tuán)隊(duì)利用半透明電池構(gòu)建了一個(gè)串聯(lián)電池，將從金石(福建)能源有限公司購(gòu)買的158.75毫米×158.75毫米背接觸(BC)硅太陽(yáng)能電池(效率為12.7%)集成為底部器件，大面積鈣鈦礦電池放置在混合BC硅太陽(yáng)能電池的頂部作為過(guò)濾器。

在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下測(cè)試，串聯(lián)電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到33.10%。

科學(xué)家們表示：“這項(xiàng)工作表明，像寬帶隙鈣鈦礦薄膜這樣具有高缺陷密度的鈣鈦礦薄膜的表面鈍化需要預(yù)先采取步驟來(lái)降低初始薄膜中的缺陷密度，這為設(shè)計(jì)表面工程策略以進(jìn)一步提高寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能指明了方向。”