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钙钛矿太阳能电池新突破:不一样的二次生长(SSG)技术

嘉峪检测网        2018-06-29 09:18

【引言】

 

近来,具有倒置的平面异质结结构的钙钛矿太阳能电池(PSC)由于其提供了容易制造,与柔性衬底兼容,能带工程的多功能性以及制造多结电池的可能性而受到关注;此外,它们已经实现超过20%的电源转换效率(PCE)。但仍然低于具有规则结构的PSC,这主要是因为开路电压(Voc)较低。低于理想的Voc倒置的PSC的归因于非辐射复合损失。几种方法被提出减少非辐射复合,在倒置的PSC中提高到1.15V,包括增加晶粒尺寸,表面钝化,离子补偿,和异质结工程。此外,钙钛矿薄膜的性质,特别是其在电荷提取层附近的掺杂状态(n,p或本征)受到薄膜结晶的衬底的极性的强烈影响。因此,在接触界面处控制钙钛矿膜的性质可能是在倒置PSC中实现高Voc的有效方式。

【成果简介】

 

今日,在英国萨里大学张伟博士牛津大学Henry Snaith教授北京大学朱瑞研究员(共同通讯作者)的带领下,与北京量子物质科学协同创新中心,英国卡文迪什实验室山西大学合作,报告了通过使用溶液处理的二次生长(SSG)技术,在膜的顶部表面附近提供更宽的带隙区域,并形成更多的n型钙钛矿膜,从而导致Voc大幅增加。SSG技术包括两个步骤:(i)通过溶液处理制备钙钛矿薄膜;(ii)在溴化胍的协助下进行二次生长。团队使用非化学计量的配方 (FA0.95PbI2.95)0.85(MAPbBr3)0.15制备混合阳离子铅混合卤化物钙钛矿层,其中,MA和FA分别表示甲基铵和甲脒。这种方法产生了更宽的带隙顶层和更多的n型钙钛矿薄膜,从而减少非辐射复合,导致Voc增加高达100毫伏。团队在不牺牲光电流的情况下实现了1.21V的高Voc,对应于1.62伏特带隙下0.41V的电压不足。这一改善使得最大功率点的输出功率稳定在接近21%。相关成果以题为“Enhanced photovoltage for inverted planar heterojunction perovskite solar cells”发表在了Science上。

【图文导读】

图1 改进的形貌和晶体结构

 

钙钛矿太阳能电池新突破:不一样的二次生长(SSG)技术

 

图2 光伏性能表征

 

钙钛矿太阳能电池新突破:不一样的二次生长(SSG)技术

 

图3 表面光电压和紫外光电子能谱

 

钙钛矿太阳能电池新突破:不一样的二次生长(SSG)技术

图4 时间分辨光致发光和瞬态吸收光谱

 

钙钛矿太阳能电池新突破:不一样的二次生长(SSG)技术

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来源: 材料人