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鈣鈦礦太陽電池成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高，被認(rèn)為是新一代光伏技術(shù)之一。研發(fā)高效、穩(wěn)定、可大面積制備的鈣鈦礦太陽電池技術(shù)是目前主要的發(fā)展目標(biāo).

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葉繼春團隊等，基于前期對鈣鈦礦太陽電池的研究，在高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽電池的界面調(diào)控方面取得了新的研究進展。

該團隊基于2D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)設(shè)計，研究發(fā)現(xiàn)0.2 eV的界面能級差可將器件對界面缺陷容忍度提高3個數(shù)量級，揭示了鈣鈦礦太陽電池界面場鈍化和化學(xué)鈍化的定量關(guān)系。通過設(shè)計2D鈣鈦礦中鹵素的種類，可實現(xiàn)對鈣鈦礦界面能級差的可控調(diào)節(jié)，并且形成的2D鈣鈦礦可顯著鈍化鈣鈦礦的表面缺陷和抑制的離子遷移?；诖?，通過優(yōu)選2D鈣鈦礦前驅(qū)體，研究制備得到了效率達到25.32%的小面積電池(認(rèn)證效率為25.04%)和21.48%的大面積小組件電池(29cm2)，并表現(xiàn)出出色的穩(wěn)態(tài)輸出穩(wěn)定性，在最大功率點下連續(xù)輸出2000小時后仍然保持了初始效率的90%。該研究成果為開發(fā)合適的界面調(diào)控方法，制備高效、穩(wěn)定、大面積的鈣鈦礦太陽電池提供了理論和實驗參考。

圖1 基于鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)設(shè)計的界面能級差、缺陷密度與器件性能的定量關(guān)系



圖2 2D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)設(shè)計的光電性能



圖3 2D鈣鈦礦中鹵素比例和種類對器件性能的影響



圖4 基于2D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)設(shè)計的高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽電池


原標(biāo)題：中科院寧波材料所：在鈣鈦礦電池界面設(shè)計方面取得進展