利用氟乙胺梯度鈍化工程制備高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽電池
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜太陽能電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)和陜西師范大學(xué)博士高黎黎、博士張靜等合作，在鈣鈦礦太陽電池添加劑工程研究中取得進(jìn)展，制備出光電轉(zhuǎn)換效率為23.4%的鈣鈦礦電池。
近年來，鈣鈦礦材料由于具有獨(dú)特的光電特性和低廉的生產(chǎn)制備成本等優(yōu)勢(shì)，引發(fā)學(xué)界關(guān)注。鈣鈦礦薄膜作為鈣鈦礦太陽電池的核心成分，直接決定了器件的性能和穩(wěn)定性。在鈣鈦礦電池的制備過程中，不可避免地會(huì)在晶界及界面處引入大量缺陷，這些缺陷會(huì)作為非輻射復(fù)合中心，損傷器件的性能及穩(wěn)定性。添加劑工程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些缺陷的有效鈍化，從而降低缺陷態(tài)密度，提高電池效率及穩(wěn)定性。
該研究中探索了在氟乙胺分子中，氟原子個(gè)數(shù)對(duì)梯度鈍化鈣鈦礦薄膜缺陷的影響，以及對(duì)調(diào)控薄膜光電性質(zhì)、鈣鈦礦電池效率和穩(wěn)定性的影響；ToF-SIMS研究發(fā)現(xiàn)，包含不同氟原子個(gè)數(shù)的添加劑在薄膜中呈現(xiàn)梯度分布，能夠鈍化薄膜不同位置的缺陷，其中，一氟乙胺實(shí)現(xiàn)了從體相到表面的整體鈍化，可將鈣鈦礦電池效率從22.2%提高到23.4%。
相關(guān)研究成果以Fluoroethylamine Engineering for Effective Passivation to Attain 23.4% Efficiency Perovskite Solar Cells with Superior Stability為題，發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）上。研究工作得到大連化物所創(chuàng)新基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基金、教育部“111引智計(jì)劃”等的支持。
