今日Science太陽能電池：抑制三鹵化物寬帶隙鈣鈦礦的相偏析

木文韜 3年前 (2020-03-06) 11010瀏覽

【引言】

寬帶隙金屬鹵化物鈣鈦礦是一種很有前途的半導體，它可以與硅串聯在太陽能電池上，從而實現以低成本實現功率轉換效率（PCE）超過30%的目標。然而，寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池從根本上受到光致相位偏析和低開路電壓（V_OC）的限制。而多結太陽能電池或串聯太陽能電池的發展可以進一步提高功率轉換效率，降低光伏（PV）電力的平均成本。添加劑工程和表面工程技術（如2D/3D異質結構的形成）也被用于改善器件V_oc。然而，寬帶隙太陽能電池仍然需要減少V_oc缺乏和改善光穩定性。

【成果簡介】

今日，在美國科羅拉多大學、國家可再生能源實驗室、中國科學技術大學徐集賢教授和美國科羅拉多大學、國家可再生能源實驗室Michael D. McGehee教授團隊（共同通訊作者）帶領下，與斯坦福大學和亞利桑那州立大學合作，報告了使用三鹵化物合金（氯、溴、碘）調節帶隙并在光照下穩定半導體的高效1.67?eV寬帶隙鈣鈦礦頂部電池。研究發現光載流子壽命和電荷載流子遷移率增加了2倍，這是由于氯的溶解度增加了，用溴取代了一些碘來縮小晶格參數。還觀察到，即使在100倍光照強度下，薄膜中的光誘導相偏析也會被抑制，而在60℃下，經過1000小時的最大功率點（MPP）運行后，半透明頂部電池的降解率小于4％。通過將這些頂部電池與底部硅電池集成，在面積為1?cm²的兩端單片晶體管中實現了27%的PCE。相關成果以題為“Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems”發表在了Science。