ACS Appl. Energy Mater.: 氟化鉀界面分布對(duì)鈣鈦礦太陽能電池性能和紫外線穩(wěn)定性的影響

鈣鈦礦光伏電池為近空間應(yīng)用的輕量級(jí)發(fā)電提供了一種有前景的解決方案。包括器件效率和長期紫外線(UV)光穩(wěn)定性在內(nèi)的關(guān)鍵因素是確保能量收集器件可持續(xù)性的關(guān)鍵，但鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

在這篇文章中，西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院張春福、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所王開、陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院牛天啟等人提出了一種以氟化鉀(KF)作為SnO2中改性劑的協(xié)同界面改性策略，從而鈍化帶電缺陷并調(diào)節(jié)KF-SnO2/鈣鈦礦界面電子性能。通過研究KF二元離子組分的空間分布及其在接觸界面上的配位效應(yīng)，系統(tǒng)地揭示了KF的優(yōu)化影響。K離子可以遷移到bulk鈣鈦礦中，起到鈍化晶界和穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu)的作用，而F+-離子則傾向于保留在SnO2層內(nèi)，以調(diào)整界面性質(zhì)。KF共同改性有助于顯著改善PSCs的缺陷鈍化、能量取向、抑制非輻射復(fù)合和抗紫外線性能。

結(jié)果表明，基于KF-SNO2的PSCs實(shí)現(xiàn)了23.17%的效率，在連續(xù)紫外線照射1000小時(shí)以上或單次光照350小時(shí)后，仍保持了90%以上的初始效率。此外，研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了KF-SnO2在可擴(kuò)展制造過程中的兼容性，證明8×4cm2柔性鈣鈦礦太陽能模塊(有效面積為26.0cm2)的效率達(dá)14.26%。這說明了基于KF的接口工程對(duì)推進(jìn)升級(jí)高性能PSCs的優(yōu)勢(shì)。

文獻(xiàn)信息

https://doi.org/10.1021/acsaem.4c01975

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