中國研究人員使鈣鈦礦-CIGS疊層電池實(shí)現(xiàn)24.6%的效率

中國科學(xué)家通過在鈣鈦礦前驅(qū)體中添加D-高絲氨酸內(nèi)酯鹽酸鹽(D-HLH)，使兩端鈣鈦礦-CIGS疊層電池的效率達(dá)到24.6%，這是該技術(shù)報(bào)告的最高性能之一。

來自上海交通大學(xué)和武漢理工大學(xué)的科學(xué)家們使用頂部半透明鈣鈦礦層和底部銅銦鎵硒化物(CIGS)電池制造了一種兩端(2T)疊層太陽能電池。

他們報(bào)告說，鈣鈦礦在商業(yè)CIGS襯底粗糙、不規(guī)則表面上的覆蓋率有所提高，并減少了體缺陷—這是鈣鈦礦-CIGS疊層電池的長期挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)表示，這些表面特征歷來阻礙了有效的集成和有限的性能。

研究人員使用D-高絲氨酸內(nèi)酯鹽酸鹽(D-HLH)作為鈣鈦礦前驅(qū)體中的添加劑，以增強(qiáng)吸收層的結(jié)晶。據(jù)報(bào)道，這減少了薄膜缺陷，實(shí)現(xiàn)了更均勻的覆蓋，并改善了鈣鈦礦層和CIGS 層之間的界面。

該小組還解決了鈣鈦礦吸收層和富勒烯(C60)電子傳遞層之間的界面復(fù)合問題，其中不完全鈍化捕獲了少數(shù)載流子。他們應(yīng)用了一種結(jié)合了表面重建和場效應(yīng)鈍化的雙鈍化方法。

“表面重建涉及使用 2-噻吩乙基碘化銨(2-TEAI)和 N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，它們有效地鈍化了鈣鈦礦表面和晶界的缺陷部位，”他們解釋說?！巴瑫r(shí)，氟化鋰(LiF)作為場效應(yīng)鈍化層引入，它將空穴載流子從鈣鈦礦/C60界面上排斥開，進(jìn)一步減少復(fù)合損耗?！?/span>

遵循這兩種策略，研究人員使用氧化銦錫(ITO)、鎳氧化物(NiOx)空穴傳輸層(HTL)、基于2PACz的自組裝單層(SAMs)、鈣鈦礦吸收層、C60電子傳輸層(ETL)、透明氧化銦鋅 (IZO)背電極、LiF中間層和銀(Ag)金屬電極構(gòu)建了頂部鈣鈦礦器件。

該鈣鈦礦器件的功率轉(zhuǎn)換效率為19.1%，而使用相同架構(gòu)但沒有D-HLH或雙鈍化策略的參考鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率為17.9%。研究人員表示，他們使用2-TEAI和LiF的組合實(shí)現(xiàn)了超過 21.8% 的平均效率，證明了雙重鈍化方法的有效性。

然后，他們將鈣鈦礦電池與底部CIGS電池集成在一個(gè)0.16 cm2的疊層器件中，實(shí)現(xiàn)了24.6% 的功率轉(zhuǎn)換效率。

“通過結(jié)合使用D-HLH、2-TEAI和LiF實(shí)現(xiàn)本體和表面/界面鈍化，緩解了鈣鈦礦結(jié)晶和復(fù)雜的界面載流子復(fù)合問題，”文章總結(jié)道。

疊層電池以標(biāo)題”Crystallization Modulation and Holistic Passivation Enables Efficient Two-Terminal Perovskite/CuIn(Ga)Se2 Tandem Solar Cells, “最近發(fā)表在Nano-Micro Letters 上。