我國科學家優化鈣鈦礦太陽能電池性能

2020-12-05 中國科學院科技產業網

近年來，有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池發展迅速，其光電轉化效率從3.8%發展到目前25.5%的認證效率，被視為最具有應用潛力的新型高效率太陽能電池之一。

雖然鈣鈦礦太陽能電池具有較高光電轉換效率，可與多晶矽薄膜電池媲美，但電池的長期穩定性未達到商業化要求。此外，傳統的低溫溶液法可便利地製備鈣鈦礦薄膜，但製備出的鈣鈦礦通常是多晶薄膜，易在晶界或表面產生針孔和缺陷。產生的缺陷可捕獲光生載流子，限制載流子的擴散，降低載流子的壽命，還會引起離子遷移和擴散，最終導致器件穩定性和效率下降。

福建物構所鈣鈦礦太陽能電池研究取得進展

中國科學院功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室研究員高鵬課題組針對鈣鈦礦太陽能電池表面缺陷和水分侵蝕導致的穩定性問題，開發出一系列D-π-A型卟啉分子，並在使用該卟啉小分子鈍化鈣鈦礦表面缺陷作用機制的研究中取得重要進展。

研究發現，以該系列卟啉分子CS0，CS1， CS2處理鈣鈦礦表面，可有效鈍化鈣鈦礦表面缺陷，從而抑制perovskite/HTM界面間的非輻射複合；由於卟啉分子上疏水型長烷基鏈的存在，可有效阻擋空氣中水分子的入侵。

基於CS0，CS1，CS2鈍化的鈣鈦礦太陽能電池，均表現出良好的溼穩定性和提升的器件性能；基於CS1鈍化的器件，獲得了22.37%的最高電池效率。測試表明，編號為CS0-CS2的卟啉材料上的氰基丙烯酸官能團成功鈍化鈣鈦礦晶格表面和晶界的缺陷，從而提高器件的VOC和FF。

相關研究成果發表在Advanced Functional Materials上。高鵬為論文通訊作者，副研究員麥綺為論文第一作者，博士研究生周勤為論文的共同第一作者。

來源：福建物質結構研究所

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