化學(xué)所在鈣鈦礦太陽能電池材料與器件方面取得系列新進(jìn)展

從中國科學(xué)院化學(xué)研究所官網(wǎng)獲悉，中科院化學(xué)所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員于近期與相關(guān)合作者們開發(fā)了一種風(fēng)刀涂布方法，實(shí)現(xiàn)了大面積鈣鈦礦薄膜、電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）的高質(zhì)量涂布，在全程不需旋涂和反溶劑的情況下，獲得了轉(zhuǎn)換效率（PCE）可達(dá)20％以上的電池器件，為高效率鈣鈦礦光伏器件的低成本規(guī)模化制備提供了一種思路。

其中，在HTL方面，開發(fā)了新型低成本、易制備的二維共軛有機(jī)小分子空穴傳輸材料OMe－TATPyr代替spiro－OmetaD，實(shí)現(xiàn)了平均20％的PCE。

在ETL方面，研究人員發(fā)現(xiàn)在無ETL時(shí)透明電極與鈣鈦礦薄膜間的費(fèi)米能級(jí)差距減小，接觸界面能帶彎曲減弱，因此對(duì)光生電子的抽取及光生空穴的排斥作用同時(shí)減弱，使得電子在界面的轉(zhuǎn)移效率急劇下降，導(dǎo)致載流子復(fù)合嚴(yán)重，器件PCE降低。這一新的理解提高了對(duì)鈣鈦礦光伏器件結(jié)構(gòu)與異質(zhì)結(jié)界面的認(rèn)識(shí)，闡釋了無ETL器件PCE低的原因。據(jù)此，他們提出通過延長載流子壽命來解決無ETL鈣鈦礦光伏器件轉(zhuǎn)換效率低的新方案。發(fā)現(xiàn)當(dāng)載流子壽命接近微秒時(shí)，無ETL器件的PCE可以接近傳統(tǒng)p－i－n結(jié)構(gòu)器件，并且獲得了PCE為19．52％的無ETL鈣鈦礦光伏器件。這些結(jié)果有助于解決鈣鈦礦器件對(duì)傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)的依賴問題，也為鈣鈦礦光伏技術(shù)的低成本規(guī)?；苽涮峁┝硕鄻踊倪x擇。