溶液制備的鈣鈦礦太陽能電池在功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)方面取得了快速提高。然而,必須將高效率器件的開壓損失 (Woc = Eg/q-Voc) 最小化,以使其效率接近理論極限。鑒于此,2021年11月6日澳大利亞麥考瑞大學Shujuan Huang團隊及其合作團隊蘇州大學馬萬里團隊于AM刊發(fā)同源溴化物處理提高鈣鈦礦太陽能電池開路電壓的研究成果。報告了在鈣鈦礦表面沉積同源溴化物鹽以實現(xiàn)表面和體相鈍化以制造具有高開路電壓的太陽能電池的策略。1.63 eV 帶隙(由 EQE 確定)鈣鈦礦器件(PCE = 22.1%)中的開壓損失為 0.39V(Voc=1.24 V),1.56 eV 帶隙鈣鈦礦器件(PCE = 23.7%)中的開壓損失為0.38 V(Voc = 1.18 V) (有效面積0.159cm2)。同時,對于1cm2 的大面積器件,實現(xiàn)了21.8%的效率。與先前工作給出的結(jié)論不同,即FABr等同源溴化物僅與PbI2反應在原始鈣鈦礦之上形成大帶隙鈣鈦礦層,研究發(fā)現(xiàn)溴化物也穿透鈣鈦礦薄膜并使體相鈣鈦礦鈍化。通過UV和PL觀察到的小帶隙變大、飛行時間二次離子質(zhì)譜 (TOF-SIMS) 和深度分辨 X 射線光電子能譜 (XPS) 發(fā)現(xiàn)溴化物元素比例的增加,也證實了這一點。此外,各種表征證實了鈣鈦礦器件中非輻射復合的明顯抑制。使用同源溴化物鈍化的最佳未封裝器件在環(huán)境儲存2500小時后仍保持其初始效率的 97%,在85°C下進行520小時熱穩(wěn)定性測試后仍保持其初始效率的59%。該工作提供了一種簡單而通用的方法來降低單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的 開壓損失,它還將為開發(fā)其他高性能光電器件提供啟示,包括基于鈣鈦礦的疊層和發(fā)光二極管 (LED)。
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