近年來,采用溶液法制備鈣鈦礦太陽電池進(jìn)展迅速,小面積鈣鈦礦太陽電池轉(zhuǎn)換效率已達(dá)25.5%。然而,溶液法制備技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)大面積均勻制備、高通量連續(xù)生產(chǎn),并且溶液法制備技術(shù)造成鈣鈦礦電池中存在溶劑殘留,進(jìn)而影響鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性。
該工作采取真空交替沉積技術(shù)并結(jié)合低真空低溫退火策略,有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長(zhǎng),在400cm2剛性和300cm2柔性基底上實(shí)現(xiàn)大尺寸、高致密、高質(zhì)量CsxFA1-xPbI3薄膜制備,結(jié)合Spiro-OmetaD空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽電池,轉(zhuǎn)換效率達(dá)21.32%,是文獻(xiàn)可查的真空法制備鈣鈦礦太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率。此外,科研人員結(jié)合真空法制備的空穴傳輸層,實(shí)現(xiàn)了全真空法制備鈣鈦礦太陽電池,轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.89%。未封裝鈣鈦礦太陽電池可在空氣環(huán)境下暗態(tài)保存189天,效率提升1%,表明全真空法制備鈣鈦礦太陽電池具有較高穩(wěn)定性。研究表明,全真空法制備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性鈣鈦礦太陽電池的大面積、高通量制備,對(duì)于推動(dòng)鈣鈦礦太陽電池的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
相關(guān)研究成果以High-Throughput Large-Area Vacuum Deposition for High-Performance Formamidine-based Perovskite Solar Cells為題,發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上。論文第一作者為馮江山和大連化物所助理研究員焦玉驍。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)“臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?;鸷椭锌圃褐R(shí)創(chuàng)新工程等的支持。
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真空沉積示意圖及剛、柔性甲脒基鈣鈦礦薄膜
原標(biāo)題:大連化物所等在大面積鈣鈦礦太陽電池研究中取得進(jìn)展