華工嚴(yán)克友Angew：抑制界面光降解實現(xiàn)高效穩(wěn)定全鈣鈦礦疊層太陽能電池

主要內(nèi)容

華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院嚴(yán)克友教授帶領(lǐng)其科研團隊開展了一項具有重要科學(xué)意義的研究。該研究聚焦于鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)所有鈣鈦礦疊層太陽能電池（PTSCs）在理論上均具備突破單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）肖克利 - 奎伊瑟（Shockley - Queisser）效率極限的潛力。然而，寬禁帶（WBG）子電池在實際應(yīng)用中，由于存在大量薄膜缺陷、界面退化以及相分離等關(guān)鍵問題，導(dǎo)致其遭受較大的光電壓損失，器件穩(wěn)定性顯著降低。

針對寬禁帶子電池面臨的這些難題，嚴(yán)克友教授團隊提出并采用了一種創(chuàng)新的聚合物多齒錨定（PMDA）策略。具體而言，他們引入聚咔唑膦酸（poly(carbazole phosphonic acid)）來構(gòu)建底部界面，旨在抑制相分離現(xiàn)象。多個重復(fù)的膦酸基團能夠牢固且均勻地錨定在NiOx上，這一特性顯著優(yōu)化了底部界面的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能，有效抑制了不利的界面反應(yīng)，進而緩解了寬禁帶鈣鈦礦的相分離問題。

研究結(jié)果顯示，經(jīng)過PMDA修飾的寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出了顯著的性能提升。與對照器件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）從18.18%提升至19.84%，同時器件的光穩(wěn)定性也得到了極大改善，在特定測試條件下，其T??值達到1200小時，而對照器件僅為500小時。當(dāng)該寬禁帶電池與窄禁帶（NBG）鈣鈦礦太陽能電池耦合，構(gòu)建成鈣鈦礦疊層太陽能電池（PTSCs）后，經(jīng)過PMDA改性的PTSCs光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達28.51%，且在持續(xù)運行過程中，器件的光穩(wěn)定性超過700小時（T??）。

這項由華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院嚴(yán)克友教授團隊完成的研究工作，不僅為解決寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵問題提供了新的思路和方法，而且充分強調(diào)了構(gòu)建底部界面對于提升寬禁帶鈣鈦礦及其疊層器件性能和耐久性的關(guān)鍵意義，為鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的進一步發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)和實踐參考。

文獻信息

Suppressing the Interface Photodegradation Towards Efficient and Stable All Perovskite Tandem Solar Cells

Zhuojia Lin, Jianwei Chen, Kezhou Fan, Jicheng Yi, Honggang Chen, Shibing Zou, Hongyu Min, Yitong Xu, Man Yu Lam, Sergeev A. Aleksandr, Kam Sing Wong, He Yan, Keyou Yan

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202424825

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