学“抛光”助力高效率高能质比钙钛矿光伏电池

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单位人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学物理学院
来源第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会
出版年2022
摘要
钙钛矿太阳能电池在极短的时间内实现了超过25%的认证效率,并且得益于其出色的能质比,有望在柔性电子与空间光伏中得到应用。我们提出了一种钙钛矿表面化学抛光策略,创新地解耦了过量碘化铅的"双刃剑"效应。首先,通过调节钙钛矿薄膜中过量碘化铅的比例,最大化碘化铅对钙钛矿晶体成核与生长的利好。随后利用化学抛光剂将过量碘化铅从多晶钙钛矿薄膜表面剥离,最小化其潜在的光不稳定性。抛光后的钙钛矿薄膜表面具有更强的光致发光,更长的载流子寿命以及更好的能级排列。得益于开路电压与填充因子的提升,器件效率从23.07%提高到了24.50%。由于残留碘化铅晶体引起界面离子迁移与光降解途径也被抑制和阻断,器件的迟滞效应显著降低,稳定性得到提升。该工作[1]为制备高质量钙钛矿薄膜和获得高性能钙钛矿光电器件开辟了一条新途径。为了进一步提高钙钛矿光伏电池能质比,采用超薄衬底以减轻器件重量势在必行。我们在仅3μm厚的、经平坦化转印处理的Parylene C衬底之上,采用锆、钛、镓掺杂的氧化铟作为透明电极,实现了具有20.2%高效率的超轻超薄柔性钙钛矿器件。我们同时制备了基于刚性玻璃和Parylene F(即Parylene VT4)衬底的参比器件以证明Parylene C衬底的优势。凭借着高效率和超轻薄,该工作[2]实现了6.67 g m-2的超轻单位重量和30.3 W g-1的超高能质比,展示出Parylene C在制造超轻超薄高效率光伏电池中的潜力。

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