科研專欄 / ENLITECH
作者：陜西師范大學(xué)劉生忠課題組團隊
DOI: abs/10.1002/aenm.202103007
Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于2021年11月發(fā)表一項研究成果。研究團隊透過多維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的自發(fā)構(gòu)建，增強無機鈣鈦礦太陽能電池的空穴提取，并達成超過 20% 的效率。
因為優(yōu)異的光電性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，基于 CsPbI3−xBrx 的無機鈣鈦礦已成為明星光伏材料。但是，如果想進一步提高器件性能，非輻射復(fù)合導(dǎo)致的顯著能量損失已成為的主要障礙。
在此研究中，研究團隊開發(fā)了一種在室溫下自發(fā)形成的 2D/3D 多維結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在 CsPbI3−xBrx 頂部形成的 Ruddlesden-Popper 2D（n = 1）鈣鈦礦在以下 3 個方面發(fā)揮作用：
介導(dǎo)載流子傳輸
維持納秒級長壽命電荷分離狀態(tài)
提高載流子注入空穴傳輸層的效率，從而提高空穴提取效率和大大減少了嚴(yán)重的界面非輻射電荷復(fù)合
此外，未配位的 Pb2+ 被有效鈍化，讓鈣鈦礦薄膜內(nèi)的表面陷阱密度顯著降低，并延長電荷壽命。
研究團隊通過使用光焱科技太陽光模擬器對太陽能電池的光伏特性進行分析發(fā)現(xiàn)：上述組合將太陽能電池效率從 19.05% 提高到 20.31%，開路電壓從 1.17 V 提高到 1.23 V，而能量損失從 0.54 eV 降低到 0.49 eV。光焱科技的太陽光模擬器與 KA-6000 軟件，同時也提供了短路電流對時間變化的監(jiān)控，以證明太陽能電池的穩(wěn)定，優(yōu)化后的太陽能電池表現(xiàn)出更好的長期熱穩(wěn)定性。
圖表解析
J-V曲線：不同 MOPEABr 量的 CsPbI3−xBrx 太陽能電池。這些曲線是在 100 mA cm-²太陽光模擬器照明下記錄的，孔徑面積為 0.09 cm²。
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無機鈣鈦礦、inorganic perovskite、 organic-free perovskite、太陽光模擬器、 solar simulator、量子效率 、quantum efficiency 、sun simulator
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