一种稳定、23.4%效率的钙钛矿太阳能电池的界面工程

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随着对钙钛矿太阳能电池理解的提高,科学家们正在更加密切地研究这种材料,以了解其工作机制,并确定限制性能的因素,以及潜在的改进途径。

最近的研究发现,活性钙钛矿材料和其他细胞层之间的界面是许多性能损失的来源。“钙钛矿层和电荷传输层(CTL)之间的‘软’界面是限制操作稳定性和器件寿命的主要瓶颈之一。界面上的缺陷导致非辐射复合,从而导致性能损失。瑞士洛桑联邦理工学院在一篇新发表的论文中。“此外,这些界面缺陷促进卤化物离子通过界面扩散到CTL中,对长期运行稳定性产生不利影响。”

研究小组通过在钙钛矿和电荷传输层之间的界面上添加一层新的钝化缺陷来解决这一挑战。一种叫做2,5-噻吩二羧酸配体的材料被涂覆在钙钛矿层的顶部,并显示出有效钝化界面缺陷,提高电池性能和稳定性。

长期稳定

论文中对这项研究进行了完整的描述纳米级界面工程使钙钛矿光伏具有高度稳定和高效发表在能源与环境科学。电池的初始效率为23.4%。在连续的单太阳光照下1440小时后,未封装的电池仍保持其初始性能值的87%。没有进行额外钝化处理的对照样品在光照600小时后失去了60%以上的初始性能。

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EPFL说,在最初的50个小时内,钙钛矿太阳能电池的性能会出现大约8%的“损耗”,在接下来的1350个小时内,设备的性能只会再损失5%。通过跟踪烧损后的性能,研究小组发现,该设备可以运行5950个小时,之后性能会下降80%以上。

该小组希望他们的工作为研究钙钛矿器件的界面钝化材料提供新的可能性,并进一步提高对材料中离子迁移的理解。“总的来说,这项工作的科学成果有望产生深远的研究结果,并在材料科学、自组装、能量转换和光电子学方面启动实质性的进一步研究,特别是对金属卤化物钙钛矿的功能性纳米结构和界面的发展和理解,”他们总结道。

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