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中科院实现单结钙钛矿太阳能电池26.1%光电转换效率
2024年08月26日 14:44:49
来源：化工仪器网 点击量：10153
中国科学技术大学教授杨上峰团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，传统(n-i-p)结构的单结钙钛矿太阳能电池实现了26.1%的光电转换效率，第三方机构认证效率为25.8%
【化工仪器网 项目成果】近年来，钙钛矿太阳能电池作为第三代光伏技术的代表，以其高效、低成本和可溶液加工等特点，迅速成为科研机构和产业界的研究热点。钙钛矿太阳能电池的工作原理主要基于光生伏特效应，即利用光照条件下半导体材料内部产生的电子-空穴对来产生电流。钙钛矿太阳能电池具有高效、低成本和可溶液加工等特点。
在以往的研究中，钙钛矿的结晶取向已被证明是决定其太阳能电池器件效率的关键因素之一。不同晶面具有不同的化学、物理和光电特性，其中(100)和(111)晶面比(110)晶面表现出更高的载流子迁移率，有利于自由载流子的产生和传输。然而，同时实现择优结晶取向和良好埋底界面的策略往往复杂且难以控制。
近日，中国科学技术大学教授杨上峰团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，传统(n-i-p)结构的单结钙钛矿太阳能电池实现了26.1%的光电转换效率，第三方机构认证效率为25.8%，为目前n-i-p结构钙钛矿太阳能电池中最高效率之一。
研究团队通过引入双功能配体(METEAM)，实现了钙钛矿薄膜沿(100)晶面的择优取向生长。METEAM分子通过与钙钛矿晶格的强相互作用，优先吸附在钙钛矿的(100)晶面上，降低了该晶面的形成能，从而获得了高效的择优晶面取向。实验结果表明，经过METEAM处理的钙钛矿薄膜表现出更低的陷阱态密度、更长的载流子寿命和更高的载流子迁移率，相应的单结钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率高达26.1%，第三方机构认证效率也高达25.8%。同时，由于钙钛矿薄膜的陷阱态密度降低，器件的光照稳定性也得到了显著的提升。
值得一提的是，此前文献中的报道的大部分添加剂仅具有单一功能，而METEAM添加剂具有双功能，分别与钙钛矿中的铅离子和氧化锡中的锡离子发生配位作用。
相关研究成果Bifunctional ligand-induced preferred crystal orientation enables highly efficient perovskite solar cells于近日发表于《焦耳Joule》。
钙钛矿太阳能电池凭借其高效、低成本及可柔性制备的特点，受到科研领域关注。然而，要实现大规模商业化应用，仍面临诸多挑战，包括稳定性、铅毒性及大面积制备等问题。随着研究的深入和技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池有望在未来光伏市场中占据重要地位，为可再生能源的发展做出重要贡献。
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