化學所在鈣鈦礦太陽能電池材料與器件方面取得系列新進展


來源:   時間:2018-12-17 18:25:09


從中國科學院化學研究所官網獲悉,中科院化學所分子納米結構與納米技術院重點實驗室科研人員于近期與相關合作者們開發了一種風刀涂布方法,實現了大面積鈣鈦礦薄膜、電子傳輸層(ETL)和空穴傳輸層(HTL)的高質量涂布,在全程不需旋涂和反溶劑的情況下,獲得了轉換效率(PCE)可達20%以上的電池器件,為高效率鈣鈦礦光伏器件的低成本規模化制備提供了一種思路。

其中,在HTL方面,開發了新型低成本、易制備的二維共軛有機小分子空穴傳輸材料OMe-TATPyr代替spiro-OMeTAD,實現了平均20%的PCE。

在ETL方面,研究人員發現在無ETL時透明電極與鈣鈦礦薄膜間的費米能級差距減小,接觸界面能帶彎曲減弱,因此對光生電子的抽取及光生空穴的排斥作用同時減弱,使得電子在界面的轉移效率急劇下降,導致載流子復合嚴重,器件PCE降低。這一新的理解提高了對鈣鈦礦光伏器件結構與異質結界面的認識,闡釋了無ETL器件PCE低的原因。據此,他們提出通過延長載流子壽命來解決無ETL鈣鈦礦光伏器件轉換效率低的新方案。發現當載流子壽命接近微秒時,無ETL器件的PCE可以接近傳統p-i-n結構器件,并且獲得了PCE為19.52%的無ETL鈣鈦礦光伏器件。這些結果有助于解決鈣鈦礦器件對傳統器件結構的依賴問題,也為鈣鈦礦光伏技術的低成本規模化制備提供了多樣化的選擇。

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