合肥研究院等在有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池研究中獲進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心熊奕敏課題組副研究員曹亮與中科院上海應(yīng)用物理研究所高興宇課題組、蘇州大學(xué)孫寶全課題組合作,發(fā)現(xiàn)提高有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜結(jié)晶相純度尤其是表面結(jié)晶相純度,能有效消除鈣鈦礦太陽能電池器件遲滯效應(yīng)和提升器件性能,并且器件遲滯效應(yīng)的消除并不依賴于器件結(jié)構(gòu)。此項研究揭示了鈣鈦礦結(jié)晶相純度尤其是表面結(jié)晶相純度對器件J-V遲滯效應(yīng)有重要影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會期刊ACS Applied Materials & Interfaces上(2017, 9 (27), 23141–23151)。 探索新能源材料及器件、利用太陽能應(yīng)對能源危機(jī)已成為一項重要課題。在短短的幾年內(nèi),有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已提升到22.1%,接近單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率(26.3%)。因而,有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦(ABX3型結(jié)構(gòu))材料被認(rèn)為是下一代太陽能電池材料的有力競爭者。然而,有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池走出實驗室實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化仍存在一些問題,如提升高效器件的穩(wěn)定性、降低遲滯效應(yīng)及實現(xiàn)大面積制備等。 目前廣泛報道的快速退火方法制備的鈣鈦礦太陽能電池器件的J-V曲線表現(xiàn)出明顯的遲滯效應(yīng)。論文研究人員利用上海光源的掠入射X射線衍射(GIXRD)對制備的CH3NH3PbI3-xClx薄膜進(jìn)行了系統(tǒng)表征。通過改變X射線的探測深度發(fā)現(xiàn)鈣鈦薄膜結(jié)晶相不純,尤其是薄膜表面存在明顯的多相結(jié)構(gòu)。 為了明確有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜結(jié)晶相純度,尤其是表面相純度對器件遲滯效應(yīng)和性能的影響,研究人員通過優(yōu)化后處理條件提高了的CH3NH3PbI3-xClx薄膜的結(jié)晶相純度,消除了薄膜表面的多相結(jié)構(gòu);诖祟惐∧さ钠骷幢憩F(xiàn)明顯遲滯效應(yīng),且光電轉(zhuǎn)換性能得到進(jìn)一步提升。 |