北大趙清small：解析鈣鈦礦太陽能電池正偏壓界面處的性能衰減機制

主要內容

北京大學趙清教授帶領其團隊開展了一項關于鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的研究。他們發(fā)現(xiàn)，在PSC運行過程中，鈣鈦礦薄膜的界面極易發(fā)生性能衰減。此前，學界的研究大多聚焦于獨立上界面或埋藏界面的衰減途徑，而對于這些界面在運行過程中因電偏壓和光場差異所引發(fā)的衰減機制，尚未有全面而細致的探討。

趙清教授團隊的研究首次揭示了n-i-p型和p-i-n型PSC在運行條件下，鈣鈦礦正偏壓界面與負偏壓界面的衰減差異。基于電偏壓和光照條件等不同的運行環(huán)境，團隊詳細剖析了這兩個界面之間的衰減機制。通過仔細對比老化PSC器件的暴露界面，團隊發(fā)現(xiàn)，由于光生空穴的高濃度，正偏壓界面（即n-i-p型PSC的上界面和p-i-n型PSC的埋藏界面）的衰減更為嚴重。

研究進一步表明，在這兩種PSC結構中，金（Au）和銀（Ag）會在界面處擴散并積累。對于n-i-p型PSC，金的擴散會引發(fā)欠電位沉積反應，在界面處生成H?，這些H?可進一步被氧化成揮發(fā)性的HI，從而觸發(fā)正偏壓上界面的鈣鈦礦分解。而對于p-i-n型PSC，埋藏界面的正偏壓會通過電化學過程誘導銀被氧化，與空穴和碘物種發(fā)生反應。此外，在p-i-n型PSC中，運行過程中的入射光場會與正偏壓界面的衰減產生協(xié)同作用，進一步加劇該界面的衰減。

鈣鈦礦上界面和埋藏界面所處的不同物理和化學環(huán)境，可能導致PSC器件在運行過程中界面衰減的差異。趙清教授團隊的研究發(fā)現(xiàn)，在n-i-p型和p-i-n型PSC中，鈣鈦礦正偏壓界面均易受偏壓誘導的電化學衰減影響。這一發(fā)現(xiàn)表明，為提升PSC的穩(wěn)定性和效率，應采取更有針對性的策略來強化這一界面。該研究為理解器件在不同物理和化學環(huán)境下運行時的鈣鈦礦界面衰減機制提供了有價值的指導。

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