記者15日從昆明理工大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院陳江照教授和何冬梅教授團(tuán)隊(duì)在高性能鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，相關(guān)成果近日以“通用離子遷移抑制策略實(shí)現(xiàn)高性能鈣鈦礦太陽能電池”為題，發(fā)表于國際材料學(xué)頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》上。
金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池，是一種利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池。因其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較好的穩(wěn)定性，在光伏領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。目前，這種新型太陽能電池已實(shí)現(xiàn)了高達(dá)27%的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率，可與單晶硅電池效率媲美。但較差的長期工作穩(wěn)定性，對鈣鈦礦光伏技術(shù)的商業(yè)化提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。器件中每一個(gè)功能層及其界面，都與電池的長期穩(wěn)定性密切相關(guān)。
鑒于此，陳江照、何冬梅團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種通用的離子遷移抑制策略來穩(wěn)定多個(gè)功能層，通過杯芳烴超分子的主客體作用，同時(shí)抑制多種化學(xué)物種的遷移。研究人員基于兩步法制備的4-叔丁基杯[8]芳烴摻雜的正式電池，實(shí)現(xiàn)了26.01%的效率，這是基于二氧化鈦的平面正式電池報(bào)道的世界紀(jì)錄效率。新型反式鈣鈦礦太陽能電池獲得了27.18%的效率，這是真空閃蒸技術(shù)制備的鈣鈦礦電池相關(guān)研究的最高效率。
此外，未封裝新型反式電池在最大功率點(diǎn)連續(xù)工作1200小時(shí)后，仍能保持其初始效率的90%以上，在相對濕度30%的環(huán)境中存放2800小時(shí)后，效率保持在初始值的95%以上，在65℃下熱老化1500小時(shí)后，效率保持在初始值的90%以上。
此項(xiàng)創(chuàng)新研究提供了一種行之有效的方法，解決鈣鈦礦光伏器件和其他鈣鈦礦基光電器件不穩(wěn)定的問題，為鈣鈦礦太陽能電池中離子遷移的抑制提供了一種普適性策略，有望推動(dòng)鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
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