全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升新途径！
- 2023年11月13日 13:39:02来源：化工仪器网作者：羊舌木点击：5863
【化工仪器网 项目成果】随着新能源产业的不断崛起，越来越多的清洁能源技术开始被关注，其中颇具代表性的便是太阳能。作为人类现阶段变可以有效利用的清洁能源之一，太阳能具有能量大、半永久、清洁、广泛等优点，并且从技术侧面来说，太阳能的使用门槛相对较低，具体到产业上就是相对规模下的装机成本低、运维成本低。
太阳能电池可利用光生伏特效应把光能转换成电能，具有可靠性高、寿命长、无污染等优点。其中，钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池市场主要应用于可穿戴设备、智能手机、车载电池等消费电子领域。此外，在工业领域，钙钛矿太阳能电池也被广泛应用于光伏发电等方面。因其转化效率高、成本低等优点，钙钛矿太阳能电池在未来还有较大的产业应用空间。
近年来，伴随着全球可再生能源产业的迅速发展，钙钛矿电池等新型技术得到了一定程度的推广，不断被应用于光伏等多个领域。据数据，全球钙钛矿电池总产能从2023年1GW增长至2030年461GW；2023至2030年的年复增长率达到140.01%。
新型金属卤化物钙钛矿具有制备工艺简单、缺陷容忍度高、吸收系数高、载流子扩散长度长等优点，在光电子器件领域备受关注，被业内认为是极具前景的下一代光伏材料之一。全钙钛矿叠层太阳能电池由顶部的宽带隙钙钛矿子电池和底部的窄带隙钙钛矿子电池一体化叠加而成，然而其中不够优异的窄带隙钙钛矿子电池是其未来实现商业化应用的绊脚石之一。
近日，武汉大学物理科学与技术学院柯维俊教授、方国家教授团队在探索全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升方面有了新进展。研究团队将天冬氨酸盐酸盐引入到全钙钛矿叠层太阳能电池底部的空穴传输层、钙钛矿体吸光层和上界面层中，开发了一种采用同一分子处理的一体化掺杂策略，极大地改善了钙钛矿薄膜的质量。
除了与钙钛矿前驱体配位外，天冬氨酸盐酸盐分子还具有很强的分子间氢键，富集在钙钛矿上、下界面处的天冬氨酸盐酸盐因此充当了钙钛矿层和传输层界面之间的分子锁，进一步提升了钙钛矿材料的性能和稳定性。
该项研究结果表明天冬氨酸盐酸盐可以有效抑制二价锡金属离子氧化，减少有害的四价锡杂质。不仅如此，天冬氨酸盐酸盐的引入还可以钝化钙钛矿材料的缺陷，调节费米能级，抑制有害的离子迁移等，从而加强器件的性能和稳定性。
研究显示，这种简易的一体化掺杂策略实现了一举多能，将窄带隙钙钛矿子电池的稳态效率提升到27.62%，为全钙钛矿叠层太阳能电池的性能提升提供了新途径。研究团队创造性提出天冬氨酸盐酸盐一体化掺杂策略，有效提高了窄带隙钙钛矿子电池的效率和稳定性，为进一步提升电池性能找到新途径。
(资料来源：新华社)
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