暨大新能源技術研究院麥耀華團隊在Advanced Energy Materials發表重要研究成果

近日，暨南大學信息科學技術學院新能源技術研究院麥耀華團隊在鈣鈦礦太陽電池領域取得新進展，相關研究成果以"Fabrication Strategy for Efficient 2D/3D Perovskite Solar Cells Enabled by Diffusion Passivation and Strain Compensation"為題發表於知名期刊Advanced Energy Materials(影響因子25.245)。博士生張翠苓和副研究員吳紹航為共同第一作者，麥耀華教授為文章通訊作者。

熱退火過程是鈣鈦礦太陽電池製備的關鍵工藝。作者發現對於2D/3D異質結鈣鈦礦電池，在製備2D鈣鈦礦薄膜時適當延長熱退火時間會促進少量的PEA+沿3D鈣鈦礦晶界擴散，和晶界處的PbI2反應生成2D鈣鈦礦，擴大2D鈣鈦礦的鈍化範圍，產生有利的擴散鈍化效應。然而，MA+和I-離子也會在持續加熱條件下向上遷移進入頂部的2D鈣鈦礦晶格，由於2D鈣鈦礦層間作用力是微弱的範德華力，離子的遷移很容易造成2D鈣鈦礦的晶格膨脹。此外，作者首次發現二維鈣鈦礦中的拉應力很大（超過1000 MPa），而且拉應力不利於器件的效率和穩定性。

針對以上問題，論文提出了一種新的鈣鈦礦薄膜製備策略，即在表面處理PEAI後緊接著覆蓋電子傳輸層PCBM，然後再進行長達2h的熱退火來形成2D/3D鈣鈦礦異質結構。由於PCBM的熱膨脹係數相比2D鈣鈦礦較小，在2D鈣鈦礦的生成過程中限制了它的橫向拉伸，補償了2D 鈣鈦礦的拉應力。並且PCBM減緩了離子的遷移速率，間接抑制了晶格膨脹，同時長時間的熱退火過程誘導了擴散鈍化。最終由此方法製備的p-i-n結構器件效率高達21.31%，經獨立第三方認證的效率為20.22%。

該研究得到國家重點研發項目(2018YFB1500103)，中央高校基本科研業務費專項基金 (11619103)，廣東省高水平大學建設經費(2019rc019)的支持。

來源：暨南大學信息學院新能源技術研究院、暨南大學新聞中心 蘇倩怡

頭條號編輯：溫宇康