寧波材料所在提升鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池穩(wěn)定性方面取得進(jìn)展
盡管目前鈣鈦礦/硅疊層太陽電池效率可達(dá)到33.2%,但鈣鈦礦活性層的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是阻礙鈣鈦礦/硅疊層太陽電池商業(yè)化的最緊迫問題之一。目前提高鈣鈦礦器件穩(wěn)定性通;封裝工藝、晶體調(diào)控工程、缺陷鈍化方法和能帶調(diào)節(jié)方式。然而,類似于許多金屬、玻璃和聚合物材料中的“應(yīng)力腐蝕”,由器件制造和運(yùn)行中不可避免的拉伸應(yīng)力引起的時(shí)間依賴的亞臨界鈣鈦礦降解仍然會(huì)發(fā)生。微觀層面,該應(yīng)力可以削弱鉛鹵化物軌道耦合,從而改變與結(jié)構(gòu)相關(guān)的材料特性(如帶隙和載流子動(dòng)力學(xué)),降低相變、缺陷形成和離子遷移的勢(shì)壘;宏觀層面,該應(yīng)力會(huì)促使裂紋和分層情況的產(chǎn)生,從而加速鈣鈦礦的降解,導(dǎo)致器件的效率降低甚至失效。 近日,中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究團(tuán)隊(duì)在前期晶體硅和鈣鈦礦太陽電池研究的基礎(chǔ)上,在高效穩(wěn)定鈣鈦礦/硅疊層電池領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)采用一種長(zhǎng)碳鏈陰離子表面活性劑添加劑,發(fā)現(xiàn)該添加劑能通過表面自分離和膠束化以改善鈣鈦礦晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),并在鈣鈦礦晶界構(gòu)建類膠狀的支架以消除殘余應(yīng)力,使鈣鈦礦活性層中缺陷減少、離子遷移受抑制以及能級(jí)結(jié)構(gòu)改善。研究最終令未封裝的鈣鈦礦單結(jié)和鈣鈦礦/硅疊層太陽電池在最大功率點(diǎn)跟蹤下連續(xù)光照3000小時(shí)和450小時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試中,分別保持了85.7%和93.6%的初始性能。 |