能源光电材料与器件课题组
​​​​​​​​​ Tan Research Group, Nanjing University
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INEWS / 新闻中心
南京大学谭海仁课题组在平面钙钛矿太阳能电池取得新进展
来源: | 作者:luoxin | 发布时间: 2020-04-16 | 546 次浏览 | 分享到:

近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组与电子科学与工程学院黎松林教授课题组合作发表了级联电子传输层抗反策略提升平面钙钛矿太阳能电池短路电流和效率的最新研究成果,该成果以《 Record photocurrent density over 26 mA cm-2 in planar perovskite solar cells enabled by antireflective cascaded electron transport layer》为题,在Solar RRL上发表(https://doi.org/10.1002/solr.202000169)。

 钙钛矿太阳能电池是一类利用有机无机杂化金属卤化物钙钛矿材料作为吸光层的新型太阳能电池,具有成本低廉,易于制备,高转化效率等优势,是目前前沿研究的热点之一。

平面结构的钙钛矿太阳能电池有望在低温下实现更低成本的制备,然而该类型器件在正面的光学反射损耗较高,往往显示出比介孔结构电池更低的短路电流密度。介孔结构中多孔电子传输层的抗反射特性可在太阳能电池的前表面实现更低光反射;因此,减少平面结构钙钛矿太阳能电池的光学与电学损失,提高短路电流密度,是进一步提升电池性能的关键。

基于此,谭海仁课题组提出一种利用SnO2/TiO2-Cl双层的抗反级联电子传输层结构(如图1所示),以减少光学反射损耗,同时改善平面电池中的电学性能,有效地提升了平面钙钛矿电池的短路电流密度和光电转换效率。本工作通过在传统的氧化锡纳米晶传输层上引入了不同折射率的氯配体包覆的TiO2-Cl纳米晶传输层,大大降低了电池的光学反射损失,短路电流密度从24.6 mA cm-2提升至25.4 mA cm-2;同时TiO2-Cl的引入使能级匹配更佳,界面复合损失减小,显著提升了电池的开路电压。通过在玻璃前侧设计抗反射涂层,该抗反射涂层有效地减少了可见光区域的入射光反射,进一步提升电池的短路电流密度至26.1 mA cm-2,光电转换效率高达22.9%


1. 抗反级联电子传输层结构及光伏性能比较。

2. 在玻璃基底前侧增加抗反射结构后电池的光伏性能。

17级硕博士生罗昕(谭海仁和黎松林联合指导)和科研助理高源博士(现为劳伦斯-伯克利国家实验室博士后)为文章的共同第一作者,谭海仁教授和黎松林教授为共同通讯作者。本工作得到了现代工程院朱嘉教授的合作指导;该工作还得到了科技部国家重点研究计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和固体微结构物理国家重点实验室、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室的支持。