編者按:中科院化學(xué)所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點實驗室科研人員于日前咸亨工研制出風(fēng)刀涂布方法,用于實現(xiàn)愛不需旋涂和反溶劑的情況下,大面積鈣鈦礦薄膜、電子傳輸層(ETL)和空穴傳輸層(HTL)的高質(zhì)量涂布,實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)20%。
從中國科學(xué)院化學(xué)研究所官網(wǎng)獲悉,中科院化學(xué)所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點實驗室科研人員于近期與相關(guān)合作者們開發(fā)了一種風(fēng)刀涂布方法,實現(xiàn)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(zhì)量涂布,在全程不需旋涂和反溶劑的情況下,獲得了轉(zhuǎn)換效率(PCE)可達(dá)20%以上的電池器件,為高效率鈣鈦礦光伏器件的低成本規(guī)?;苽涮峁┝艘环N思路。
其中,在HTL方面,開發(fā)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(xiàn)了平均20%的PCE。
在ETL方面,研究人員發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)移效率急劇下降,導(dǎo)致載流子復(fù)合嚴(yán)重,器件PCE降低。這一新的理解提高了對鈣鈦礦光伏器件結(jié)構(gòu)與異質(zhì)結(jié)界面的認(rèn)識,闡釋了無ETL器件PCE低的原因。據(jù)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(zhuǎn)換效率低的新方案。發(fā)現(xiàn)當(dāng)載流子壽命接近微秒時,無ETL器件的PCE可以接近傳統(tǒng)p-i-n結(jié)構(gòu)器件,并且獲得了PCE為19.52%的無ETL鈣鈦礦光伏器件。這些結(jié)果有助于解決鈣鈦礦器件對傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)的依賴問題,也為鈣鈦礦光伏技術(shù)的低成本規(guī)?;苽涮峁┝硕鄻踊倪x擇。
原標(biāo)題:化學(xué)所在鈣鈦礦太陽能電池材料與器件方面取得系列新進(jìn)展