能源光电材料与器件课题组
​​​​​​​​​ Tan Research Group, Nanjing University​​
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X-MOL咨讯报道课题组在Sn-Pb混合窄带隙及全钙钛矿叠层太阳能电池的合作成果
来源: | 作者:luoxin | 发布时间: 2020-04-10 | 749 次浏览 | 分享到:
      X-MOL咨讯近日报导了课题组与Sargent教授团队的合作成果，通过采用Cs-FA-MA三元混合阳离子的策略，进一步提升了 Sn-Pb窄带隙电池的效率和稳定性。该成果在AM上发表，评论链接：https://www.x-mol.com/news/446765。
具体内容如下：
      近年来，钙钛矿太阳能电池以其低成本、易制备和优异光电性能等突出优点，在国际上备受关注并且发展迅速。电池转化效率已从2009 年的3.8%提升到2020年的25%以上，钙钛矿太阳能电池也被认为是下一代最具应用前景的低成本高效率光伏技术。叠层太阳能电池是一种获得更高光电转换效率的光伏技术。在钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池中，通过使用宽带隙的钙钛矿作为顶电池吸收短波长部分的太阳光，窄带隙的钙钛矿作为底电池吸收长波长部分的太阳光，有效地提高了太阳光谱的利用率，降低单结电池中载流子的热弛豫损失，从而提高光电转换效率。钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池可实现全溶液法加工，制备能耗低且方法简单。
在钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池中，Sn-Pb混合的窄带隙钙钛矿（Eg≈1.2 eV）由于缺陷态密度高、易氧化等特点，限制了叠层电池的光电转换效率和器件的稳定性。尽管之前有研究报道称，在Sn-Pb窄带隙中采用Cs-FA二元混合阳离子可以有效提高电池的稳定性，然而报道的CsFA单结Sn-Pb窄带隙太阳能电池效率普遍较低（＜17%）。
      基于此，谭海仁课题组与Sargent教授团队开展合作研究，通过采用Cs-FA-MA三元混合阳离子的策略，进一步提升了 Sn-Pb窄带隙电池的效率和稳定性。研究人员提出一种利用超薄层二维钙钛矿将Sn-Pb钙钛矿晶粒包裹的方法，可以有效地解决电池效率-稳定性二者之间相互制约的难题。二维钙钛矿的存在一般在电池中会阻碍载流子的传输，降低器件的填充因子。本工作中通过在反溶剂中直接引入长链的苯乙胺配体，在Sb-Pb钙钛矿薄膜的表面和晶界处生长了超薄二维钙钛矿钝化层，有效降低了钙钛矿膜表面和晶界处的缺陷态密度；钝化后的Sn-Pb钙钛矿并没有明显的二维钙钛矿相的生成，与常规的表面钝化策略相比，反溶剂中引入苯乙胺钝化配体能在钙钛矿薄膜的表面和晶界处均匀分布，起到整体均匀钝化的作用，同时避免了较厚二位钙钛矿层的形成。


       相关工作以“Combining Efficiency and Stability in Mixed Tin-Lead Perovskite Solar Cells by Capping Grains with an Ultrathin 2D Layer“为题，发表在Advance Materials 上。
Mingyang WMei, Ke Xiao, Grant Walters, Renxing Lin, Yongbiao Zhao, Makhsud I. Saidaminov, Petar Todorovic, Andrew Johnston, Ziru Huang, Haijie Chen, Aidong Li, Jia Zhu, Zhenyu Yang, Ya-Kun Wang, Andrew H. Proppe, Shana O. Kelley, Yi Hou, Oleksandr Voznyy, Hairen Tan, Edward H. Sargent

Adv. Mater., 2020, 32, 1907058, DOI: 10.1002/adma.201907058