來自新加坡南洋理工大學(xué)能源研究所的科學(xué)家們開發(fā)出一種共蒸鍍鈣鈦礦太陽能電池，具有強大的電力轉(zhuǎn)換效率和良好的熱穩(wěn)定性。

研究員Annalisa Bruno告訴《光伏》雜志，“這些電池可用于各種應(yīng)用。在我們的研究中，我們首次證明了熱蒸鍍工藝在為不同架構(gòu)定制鈣鈦礦吸收體方面的多功能性?！?電池采用“p-i-n”布局，依靠共蒸鍍的MAPbI 3薄膜。研究人員采用的這種共蒸鍍工藝允許生產(chǎn)分級的可定制的鈣鈦礦層，而無需增加額外層數(shù)或額外的鈍化步驟。在蒸鍍過程中，背景壓力會慢慢降低，以達(dá)到所需的費米能級，這就確保了輻射能量向電化學(xué)能量的有效轉(zhuǎn)換。

在形成電池鈣鈦礦吸收體的共蒸鍍過程中，控制和監(jiān)測碘化鉛(PbI2)和***化銨(MAI)的生長和組成是這個制造步驟的主要挑戰(zhàn)。他們在電池上測試了不同的電子和空穴傳輸材料(HTM)。性能最好的電池有一個由[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸制成的HTM，它也被稱為MeO-2PACz。

基于自組裝單層(SAM)MeO-2PACz的最優(yōu)電池實現(xiàn)了研究者們所描述的20.6%的創(chuàng)紀(jì)錄效率，而基于2,2,7,7-四(N,N -二對甲苯基)氨基-9,9-螺二芴(spiro-TTB)和聚(三芳胺)(PTAA)作為HTM的兩種不同電池，效率均達(dá)到20.3%。

該研究小組透露，“使用三種不同空穴傳輸層(HTL)的鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率分布很窄，這突出了這些共蒸鍍電池的良好可重復(fù)性?！碑?dāng)spiro-TTB被放大到1cm2和1.96cm2的尺寸時，其效率分別達(dá)到19.1%和17.2%。

研究人員說：“這些未封裝的共蒸鍍p-i-n鈣鈦礦太陽能電池表現(xiàn)出顯著的長期穩(wěn)定性，在室溫下存放超過1000小時，仍能保持其初始電力轉(zhuǎn)換效率的90%?！?/p>

根據(jù)Bruno的說法，這些大面積電池是這種尺寸的共蒸鍍鈣鈦礦太陽能電池中迄今為止最有效的。據(jù)說這些電池還具有可觀的熱穩(wěn)定性，因為它們在持續(xù)500小時的85攝氏度熱老化后保持了80%以上的初始效率。

她評價說，“鑒于過去幾年熱共蒸鍍鈣鈦礦電池的研發(fā)進展，我們有希望看到這些電池在未來幾年內(nèi)達(dá)到商業(yè)化?！?/p>

科學(xué)家們在最近發(fā)表于《先進功能材料》(Advanced Functional Materials上)《具有分級費米層的共蒸鍍MAPbI3可實現(xiàn)高性能、可擴展和靈活的p-i-n鈣鈦礦太陽能電池》一文中描述了這種電池及相關(guān)的制造技術(shù)。

來源：上海錦町新材料科技整理自網(wǎng)絡(luò)

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