物理與光電工程學院麥耀華/郭飛課題組在Energy Environ. Sci.期刊上發(fā)表涂布印刷全鈣鈦礦疊層太陽電池研究成果
暨南大學融媒體中心訊 近日，物理與光電工程學院（理工學院）新能源技術研究院在能源領域頂級期刊Energy& Environmental Science(IF=31）上發(fā)表基于涂布印刷制備的無甲胺（MA）全鈣鈦礦疊層太陽電池研究成果，題為“Synchronizing Crystallization Enables Thermally Stable All-FA Pb-Sn Perovskites for Printable MA-Free All-Perovskite Tandem Solar Cells”。物理與光電工程學院李洪兵博士為論文第一作者；新能源技術研究院麥耀華教授和郭飛研究員、河南大學陳石教授為共同通訊作者。
窄帶隙Pb-Sn鈣鈦礦是構建高效率全鈣鈦礦疊層太陽電池的重要組成部分。然而，當前主流的窄帶系鈣鈦礦均含有易揮發(fā)的MA陽離子，嚴重制約了窄帶隙單結以及疊層電池的服役穩(wěn)定性。鑒于A位陽離子對窄帶隙鈣鈦礦薄膜結構穩(wěn)定性的重要作用，該文首先定量評估了含有不同類型A位陽離子的鉛錫（Pb-Sn）鈣鈦礦薄膜的熱穩(wěn)定性。與全MA和MA-FA二元體系相比（104.44和111.68 kJ mol-1），全甲脒（FA)Pb-Sn薄膜表現(xiàn)出最高的分解活化能（149.13 kJ mol-1）。
平衡Pb/Sn組分結晶速率對全FA Pb-Sn鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的影響
疊層器件結構、單結Pb-Sn以及疊層鈣鈦礦光伏性能
在此基礎上，團隊通過在鈣鈦礦前驅體中添加少量二氯化肼（HDC），使用刮涂工藝制備了高質(zhì)量的甲脒基Pb-Sn鈣鈦礦薄膜。研究表明，HDC與Sn2+離子的選擇性強配位作用不僅抑制了Sn2+的氧化，更重要的是，平衡了Sn基和Pb基物相的成核速率，從而顯著提高了鈣鈦礦薄膜中Pb-Sn合金相的均勻性。所制備的單結全甲脒基Pb-Sn鈣鈦礦太陽能電池和無MA疊層器件分別實現(xiàn)了21.81%和27.40%的光電轉換效率。此外，未封裝的全甲脒基Pb-Sn器件在85℃下經(jīng)受190小時的熱應力后，仍能保持初始效率的80%以上。該研究得到國家自然科學基金（62174069,U21A20102,M-0515，62374053）等項目的資助。
責編：常凱麗