分會(huì)

第二十九分會(huì)：有機(jī)/鈣鈦礦光伏材料與器件

摘要

隨著單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率的不斷提升，已經(jīng)逐漸接近Shockley-Queisser理論極限，而發(fā)展全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池已被證明是一種行之有效的提升效率的方法。全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池主要由寬帶隙和窄帶隙鈣鈦礦子電池所構(gòu)成，其中窄帶隙鈣鈦礦子電池的性能決定著整個(gè)器件的最終效率。目前科研者已經(jīng)從多個(gè)角度來(lái)提高窄帶隙鈣鈦礦子電池的穩(wěn)定性，包括成分工程、添加劑工程、界面工程等。[1-4]盡管穩(wěn)定性有所提高，但最終的穩(wěn)定性仍不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。鉛錫混合的窄帶隙鈣鈦礦電池不穩(wěn)定性的來(lái)源有許多方面，包括鈣鈦礦組成、晶體結(jié)構(gòu)、界面和缺陷等。 在這項(xiàng)工作中，我們發(fā)現(xiàn)常用的空穴傳輸材料PEDOT:PSS中存在基團(tuán)-SO3H，具有較強(qiáng)的酸性。而目前窄帶隙鈣鈦礦薄膜制備工藝中，為了降低結(jié)晶速率，所有鈣鈦礦前驅(qū)液中都會(huì)加入堿性路易斯酸SnF2。所以，窄帶隙鈣鈦礦和PEDOT:PSS長(zhǎng)期接觸并伴有高溫退火處理后，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變界面的性質(zhì)。 因此，我們報(bào)道了一種通過氨水調(diào)節(jié)PEDOT:PSS的酸度來(lái)穩(wěn)定界面?zhèn)鬏攲拥姆椒?，窄帶隙鈣鈦礦電池在AM1.5G下照射800小時(shí)后的效率為22.0%，并保持初始值的91.3%。應(yīng)用于全鈣鈦礦疊層器件，全鈣鈦礦串聯(lián)電池表現(xiàn)出25.3%的穩(wěn)定效率，在560小時(shí)持續(xù)光照下，保持初始值92%。本工作揭示了窄帶隙鈣鈦礦電池不穩(wěn)定的起源，可以促進(jìn)全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的發(fā)展。

關(guān)鍵詞

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池;穩(wěn)定性;界面工程;全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池

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