近日, 中國科學院大連化學物理研究所薄膜矽太陽電池研究組研究員劉生忠和陝西師範大學研究員楊棟, 博士馮江山等在柔性鈣鈦礦太陽能電池研究方面取得新進展. 相關結果發表在《先進材料》 (Advanced Materials) 上.
柔性太陽能電池由於具有質量輕, 便攜帶, 易於運輸, 安裝簡單等優點備受關注. 高性能柔性鈣鈦礦太陽能電池的關鍵部分是低溫界面層和高質量鈣鈦礦吸光層. 該團隊前期通過開發低溫界面層, 在柔性鈣鈦礦電池中取得了一系列成果: 2015年, 利用室溫磁控濺射法沉積氧化鈦界面層, 製備的柔性鈣鈦礦電池效率達到15.07% (Energy Environ. Sci.) ; 2016年, 首次將離子液體作為界面層應用到柔性鈣鈦礦電池中, 將柔性鈣鈦礦電池效率進一步提升到16.09% (Adv. Mater.) .
最近, 該團隊運用二甲硫醚作為添加劑, 通過控制鈣鈦礦吸光層的結晶過程, 得到晶粒尺寸較大, 結晶性較好, 以及缺陷態密度較低的鈣鈦礦薄膜, 將柔性鈣鈦礦太陽能電池的效率提高到18.40%, 同時將大面積 (1.2cm2) 柔性鈣鈦礦太陽能電池的效率提升到13.35%. 另外, 利用添加劑製備的鈣鈦礦吸光層穩定性得到顯著增加, 在35%的濕度下放置60天, 電池的效率仍能保持86%的原有效率, 而無添加劑製備的鈣鈦礦太陽能電池效率相同條件下僅可保持原有效率的50%. 此項研究成果是目前柔性鈣鈦礦電池的最高效率, 為柔性鈣鈦礦太陽能電池的發展奠定了實驗和理論基礎.
該研究工作得到國家重點研究與發展計劃, 中央高校基礎研究基金, 國家自然科學基金項目, 111項目, 國家大學科研基金, 長江學者創新團隊, 國家 '千人計劃' 項目的資助.
