近日, 中國科學院大連化學物理研究所潔淨能源國家實驗室太陽能研究部矽基太陽能電池研究組研究員劉生忠, 陝西師範大學教授趙奎, 以及阿蔔杜拉國王科技大學教授Aram Amassian合作, 在鈣鈦礦電池領域取得新進展, 相關研究成果發表在《先進材料》上.
近年來, 有機無機雜化鈣鈦礦太陽電池因其卓越的光電性能受到廣泛關注, 但低溫製備的多晶MAPbI3鈣鈦礦薄膜, 其晶界處存在的大量缺陷會引起載流子複合, 嚴重影響電池器件的光電轉換效率及穩定性. 基於此, 研究人員通過反溶劑修飾技術, 在MAPbI3鈣鈦礦中引入帶有路易斯酸/堿功能基團的半導體有機小分子, 使得器件效率由17.5%提升至19.3%. 研究發現, 半導體有機小分子與鈣鈦礦之間形成的路易斯酸堿加合物或鹵素-富勒烯自由基, 可以有效鈍化Pb2+空位或Pb-I反位缺陷. 同時, 二者間能級匹配度的提升有助於增強缺陷鈍化作用, 提高載流子遷移率.
此外, 晶界處的疏水型有機小分子能有效地抵禦水汽進入. 器件在50%的相對濕度環境下, 放置40天后, 仍保持80%以上的初始效率. 這一工作為製備高效穩定的鈣鈦礦太陽電池提供了更理性的思路和方法, 也將有助於推動鈣鈦礦太陽電池走向商業應用.
研究工作得到國家重點研發計劃, 國家自然科學基金, 中央高校基金, 教育部 '111引智計劃' 和 '千人計劃' 項目的資助.
