近日，中科院上海光機所邵宇川研究員、鄭毅帆副研究員和華東理工大學(xué)楊雙教授團隊在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。研究團隊創(chuàng)新性地提出了原位雙界面鈍化策略，大幅提升了電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果以“In Situ Dual-Interface Passivation Strategy Enables the Efficiency of Formamidinium Perovskite Solar Cells over 25%”為題發(fā)表于Advanced Materials上。

得益于優(yōu)異的功率轉(zhuǎn)換效率和較低的成本，鈣鈦礦太陽能電池成為了下一代光伏技術(shù)的理想候選材料。目前，進(jìn)一步提高器件效率的方法主要是界面缺陷的鈍化上。但已有的方法中還涉及許多復(fù)雜而耗時的后處理過程，因此難以在市場上廣泛應(yīng)用。這使得在制備鈣鈦礦薄膜的過程中原位鈍化界面上的缺陷已成為當(dāng)前解決上述問題的研究熱點。

研究人員開發(fā)了一種簡潔高效的原位雙界面鈍化策略，將離子液體MS作為前驅(qū)體添加劑引入鈣鈦礦薄膜，在鈣鈦礦結(jié)晶過程中，MS可以通過與二氧化錫的沉淀向下富集，也可以通過晶格擠壓向上聚集。在兩側(cè)界面處自聚集的MS在鈍化界面缺陷方面發(fā)揮了重要作用，降低了非輻射重組損耗，提高了電荷提取的效率�；�于此策略制備的鈣鈦礦電池器件效率超過了25% （認(rèn)證效率為24.84%），長期儲存穩(wěn)定性和光熱穩(wěn)定性也得到大幅提高。該研究為鈣鈦礦電池界面鈍化技術(shù)提供了新的見解，使得鈍化技術(shù)與鈣鈦礦未來的工業(yè)化更兼容。

圖1. (a-c)TOF-SIMS表征元素分布，（c）截面TEM,（d）MS原位雙側(cè)界面鈍化示意圖

圖2.（a-c）最優(yōu)太陽能電池性能曲線，（d-e）光伏器件穩(wěn)定性對比圖

相關(guān)工作得到了上海市揚帆計劃、國家自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年學(xué)者基金等支持。

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