全鈣鈦礦疊層太陽能電池性能卓越,應(yīng)用范圍廣泛。然而,彌合小面積和大面積(>1 cm2)器件之間的功率轉(zhuǎn)換效率差距仍面臨重大挑戰(zhàn),這為全鈣鈦礦疊層太陽能電池的商業(yè)化帶來了巨大的障礙。鑒于此,2025年4月17日武漢大學(xué)柯維俊于Nature Nanotechnology刊發(fā)吡拉西坦塑造寬帶隙鈣鈦礦晶體用于可擴展的鈣鈦礦疊層的研究成果,本文介紹了一種專門針對寬帶隙鈣鈦礦的晶體改性劑吡拉西坦,它能夠均質(zhì)化頂部寬帶隙子電池,并有助于構(gòu)建高效的大面積疊層太陽能電池。吡拉西坦含有酰胺和吡咯烷酮基團,能夠初步調(diào)節(jié)鈣鈦礦成核,從而形成大尺寸晶粒、擇優(yōu) (110)取向、增強的結(jié)晶度和均勻的光電特性。在隨后的退火過程中,它進一步消除了殘留的PbI2,并促進了在晶粒邊界和表面形成一維(Pi)PbI3(Pi=吡拉西坦)鈣鈦礦納米針。因此,單結(jié)1.77 eV帶隙太陽能電池的認(rèn)證開路電壓為1.36 V,效率為20.35%。此外,單片雙端全鈣鈦礦疊層太陽能電池,孔徑面積分別為0.07 cm2和1.02 cm2,效率分別為28.71%(穩(wěn)定 28.55%,認(rèn)證28.13%)和28.20%(穩(wěn)定28.05%,認(rèn)證27.30%),表明從小面積轉(zhuǎn)換到大面積設(shè)備時 PCE 損失最小為 0.51%。此外,吡拉西坦在不同鈣鈦礦組分中表現(xiàn)出廣泛的適用性,將單結(jié)1.56 eV帶隙對應(yīng)物的效率從23.56%提升至25.71%。因此,該方法為可擴展且高效的全鈣鈦礦疊層太陽能電池提供了一種有效的途徑。
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