能源光电材料与器件课题组
​​​​​​​​​ Tan Research Group, Nanjing University
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Solar RRL发表课题组提升全钙钛矿叠层太阳能电池热稳定性的最新研究进展
来源: | 作者:HaowenLuo&Hao Gao | 发布时间: 2021-11-01 | 530 次浏览 | 分享到:

2021年10月16日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组发表了提升全钙钛矿叠层热稳定性的最新研究成果,该成果以《Thermally Stable All-Perovskite Tandem Solar Cells Fully Using Metal Oxide Charge Transport Layers and Tunnel Junction》为题发表在国际期刊Solar RRL上(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.202100814)

全钙钛矿叠层太阳能电池的效率不断突破,具备良好的发展前景,为推进其商业化进程,针对热稳定性的研究至关重要。太阳能电池器件工作时产生的热量会对其热稳定性和效率产生不利影响,尤其在沙漠、热带等高温环境中,其衰减更会加剧。

1 基于金属氧化物传输层的铅锡钙钛矿太阳能电池效率极其稳定性

叠层电池结构中,常用的有机传输层,如PEDOT:PSS与BCP,在高温条件下易被破坏,进而导致器件效率的下降。为解决上述问题,我们采用热稳定的原子层沉积氧化锡(ALD-SnO2)替代有机空穴阻挡层BCP,采用醇系氧化镍(E-NiOx)替代有机系的PEDOT:PSS,在85℃连续加热的条件下,基于醇系氧化镍的器件获得了更优异的热稳定性。


2 基于新型全金属氧化物隧穿结的叠层钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池中金属的存在也是热不稳定的一个因素,在加热条件下,金属更易扩散并与卤素发生反应,导致器件性能的衰减。常用的高效隧穿结ALD-SnO2/Au/E-NiOx中的Au在长期加热条件下会发生扩散,因此,我们采用ITO NCs替代Au作为复合层,以避免金属扩散对热稳定性的影响。


3 全钙钛矿叠层太阳能电池的热稳定性


基于上述设计,封装器件在N2气氛中85℃持续加热2500 h后,仍保持初始效率的85%,在65oC空气中连续光照900 h,仍保持最大功率输出效率的80%,为目前报道的最佳叠层热稳定性。

本工作的共同第一作者为南京大学现代工程与应用科学学院2019级直博生高寒、2019级硕士生卢倩文。谭海仁教授和周勇教授为本文共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、江苏省创新人才创业计划等研究项目的支持。