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�；诜庋b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”，由器件制造和運行中不可避免的拉伸應(yīng)力引起的時間依賴的亞臨界鈣鈦礦降解仍然會發(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（如帶隙和載流子動力學(xué)），降低相變、缺陷形成和離子遷移的勢壘；宏觀層面，該應(yīng)力會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。 fkW TO"f-
g@][h_? {
近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究團(tuán)隊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)隊采用一種長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動力學(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跟蹤下連續(xù)光照3000小時和450小時的運行穩(wěn)定性測試中，分別保持了85.7%和93.6%的初始性能。 CHo(:A.U>
Gp5[H}8K
[attachment=117427] /%9CR'%*c
長鏈陰離子表面活性劑抑制應(yīng)力腐蝕作用機(jī)理（上）；鈣鈦礦單結(jié)（中）以及鈣鈦礦/硅疊層（下）太陽電池最大功率點工作穩(wěn)定性測試 :rhh=nHgn
BkcA_a:W
相關(guān)成果以Long-chain anionic surfactants enabling stable perovskite/silicon tandems with greatly suppressed stress corrosion為題發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、澳門特別行政區(qū)科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金和澳門大學(xué)研究基金等項目的支持。 }"o,j>IP
(cLcY %$
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37877-z
|
