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鈣鈦礦太陽能電池新策略提出 光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽電池
2022年03月09日 13:37:13
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4957
近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部研究員潘旭團隊、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國課題組合作，在鈣鈦礦太陽能電池研究中取得進(jìn)展，制備出理想帶隙為1.33 eV的鉛錫混合鈣鈦礦作為太陽能電池吸收層，通過定向錨定策略(STA)對鈣鈦礦空位缺陷進(jìn)行精確鈍化處理，獲得22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)記錄，光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽電池。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】太陽能電池，是一種利用光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，即可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，縮寫為PV)，簡稱光伏。隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光—電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，以及各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，可以預(yù)見，太陽能電池的發(fā)展前景十分廣闊。
近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部研究員潘旭團隊、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國課題組合作，在鈣鈦礦太陽能電池研究中取得進(jìn)展，制備出理想帶隙為1.33 eV的鉛錫混合鈣鈦礦作為太陽能電池吸收層，通過定向錨定策略(STA)對鈣鈦礦空位缺陷進(jìn)行精確鈍化處理，獲得22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)記錄，光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽電池。
研究表明，鉛錫混合鈣鈦礦太陽能電池中雙金屬的缺陷是導(dǎo)致其性能退化的主要原因。因此，研究人員采用2-苯乙胺氫碘酸鹽 (PEAI)和乙二胺氫碘酸鹽 (EDAI)作為共修飾劑對鈣鈦礦進(jìn)行表面處理，分別選擇性錨定與Pb和Sn相關(guān)的活性位點并對兩種金屬缺陷進(jìn)行鈍化。最終，研究團隊通過定向選擇錨定策略對鈣鈦礦進(jìn)行鈍化處理，獲得理想帶隙鈣鈦礦太陽能電池22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率記錄，鉛錫混合鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓(VOC)從0.79 V大幅提高到0.90 V，開路電壓的損失降低到0.43 V。此外，器件表現(xiàn)出極佳穩(wěn)定性，在氮氣手套箱中存儲2700小時后，仍可保持初始效率的80%。
該研究為鉛錫鈣鈦礦太陽能電池管理金屬雙源缺陷提供了一種有效的鈍化機制。相關(guān)成果于2022年3月1日發(fā)表在《Advanced Materials 》上。
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