南大譚海仁組Nat. Mater.：使全鈣鈦礦疊層太陽能電池效率達29.1%！通過優(yōu)化寬帶隙鈣鈦礦中的(100)取向?qū)崿F(xiàn)

單片全鈣鈦礦疊層太陽能電池作為一種創(chuàng)新方法，為突破單結太陽能電池的效率極限帶來了希望。然而，寬帶隙（WBG）鈣鈦礦子電池中的顯著開路電壓損失一直是制約其光電轉(zhuǎn)換效率進一步提升的關鍵因素。針對這一挑戰(zhàn)，南京大學工程與應用科學學院 譚海仁教授帶領其團隊進行了深入研究。他們成功開發(fā)了具有優(yōu)化(100)晶體取向的寬帶隙鈣鈦礦薄膜，旨在有效抑制非輻射復合現(xiàn)象。這一策略的核心在于，利用二維鈣鈦礦作為中間相，在薄膜表面促進沿(100)三維鈣鈦礦晶面的異質(zhì)成核。通過精細的表面組成工程，團隊增加了二維相的數(shù)量，實現(xiàn)了優(yōu)選的(100)取向，同時避免了使用過多可能阻礙載流子傳輸?shù)亩S配體。

為了簡化制備過程并進一步提升性能，團隊還報道了一種簡便方法：在反溶劑中混合MAI（甲胺碘）和PEAI（苯乙胺碘），以制備具有優(yōu)化(100)取向的寬帶隙鈣鈦礦。這種方法促進了n=1層狀鈣鈦礦在薄膜表面的形成，誘導了定向成核和向下晶體生長，從而降低了非輻射復合率，提高了載流子遷移率。實驗結果顯示，采用這種方法的1.78電子伏特寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池，其開路電壓高達1.373伏，填充因子也達到了84.7%的高水平。在**功率點條件下測量，全鈣鈦礦疊層太陽能電池的開路電壓更是達到了2.21伏，且經(jīng)認證的光電轉(zhuǎn)換效率為29.1%。

綜上所述，這項研究不僅提供了一種有效控制寬帶隙鈣鈦礦晶體取向的技術，而且在不犧牲電荷傳輸性能的前提下，成功克服了由于光電壓損失導致的全鈣鈦礦疊層電池效率提升的障礙。這一成果為全鈣鈦礦疊層太陽能電池的發(fā)展開辟了新的道路，有望推動太陽能電池技術的進一步革新。

- 產(chǎn)品咨詢及購買請聯(lián)系我們 -?