中國科學家製備效率超25.6%穩定鈣鈦礦太陽能電池
根據中科院官方消息,近日中國科學院大學、中國科學院高能物理研究所和清華大學組成的研究團隊,透過開發多功能有機分子-乙內醯脲(Hydantoin),進而製備出光電轉換效率超過25.66%(經認證為25.15%)的鈣鈦礦太陽能電池,具有良好的環境穩定性。
目前鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)因優異的光電性能等特點,在新一代光電發電領域頗有應用前景,是當前光電產業研究重點,已達到26%以上的光電轉換效率。然而,有機-無機雜化鈣鈦礦的結晶過程較為複雜。中間相的參與,如混合溶劑相和δ相,使得製備出均勻和高結晶度的鈣鈦礦膜具有挑戰性,晶格畸變等問題會影響性能和壽命。
科學家研究發現,Hydantoin多種官能基對鈣鈦礦前驅體的協同作用,抑制了溶劑中間相及δ相鈣鈦礦的生成,形成了鈣鈦礦光學活性相具有高結晶度且集中out-of- plane取向的鈣鈦礦膜,並抑制了多種缺陷以及載子非輻射複合。基於Hydantoin輔助結晶製備出的鈣鈦礦太陽能電池,不僅效率超過25.66%,而且具有良好的環境穩定性。在標準測量條件下的最大功率點輸出1600小時,鈣鈦礦太陽能電池仍維持初始效率的96.8%。
中科院表示,這項研究成果發表在期刊《先進材料》(Advanced Materials)上;研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計畫等的支持。