近日,我院太陽能材料與器件課題組與瑞士聯邦材料科學與技術研究所(Empa)合作,全面地總結了有機無機雜化寬帶隙鈣鈦礦和全無機寬帶隙鈣鈦礦及其在全鈣鈦礦疊層太陽電池中應用的研究進展,相關成果“Wide-bandgap organic–inorganic hybrid and all-inorganic perovskite solar cells and their application inall-perovskite tandem solar cells”以四川大學為第一單位發表在國際期刊Energy & Environmental Science上(IF=38.532,2021年版)。
寬帶隙(>1.7eV)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽電池因具有與窄帶隙鈣鈦礦結合制備高效疊層太陽電池的巨大潛力,有望突破單結太陽電池的肖克利-奎伊瑟理論效率極限而備受關注。然而,溴(Br)含量較多的寬帶隙鈣鈦礦器件存在開路電壓損失大、光照下相偏析等問題,導致其性能表現遠不如預期。近年來,有機無機寬帶隙鈣鈦礦太陽電池在降低由界面非輻射復合及光致相分離引起的開路電壓損失方面取得了重要的進展。另一方面,全無機鈣鈦礦如CsPbI3, CsPbIxBr3-x和CsPbBr3具有較高的穩定性和適合的帶隙,在與窄帶隙太陽電池結合制備多結疊層太陽電池的潛力也在迅速被挖掘。結合課題組早期對寬帶隙鈣鈦礦太陽電池及鈣鈦礦基疊層太陽電池的研究成果,在這篇綜述中,研究人員同時對有機無機雜化寬帶隙和全無機寬帶隙鈣鈦礦太陽電池的界面復合及鹵素離子遷移引起的光照不穩定性等問題進行了充分地探討,并從組分工程、界面工程和添加劑工程等方面總結了有效的優化策略。同時,研究人員也從效率提升、穩定性提升和商業化應用等方面分析了寬帶隙鈣鈦礦太陽電池及疊層太陽電池未來的發展前景。這項綜述工作為提升單結寬帶隙鈣鈦礦太陽電池性能和構筑高效疊層太陽電池拓寬了視野,有助于鈣鈦礦光伏領域取得更多更重要的進展。
上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、四川省科技計劃項目、中央高?;究蒲袠I務費專項資金、四川大學工科特色團隊項目及江蘇省自然科學基金資助。
該論文的第一作者為張信哲代言歐寶體育2020級博士研究生賀銳。通訊作者為張信哲代言歐寶體育任勝強專職博士后、趙德威特聘研究員和瑞士Empa付帆博士(研究員)、武漢大學陳聰博士(現張信哲代言歐寶體育特聘副研究員)。
文章鏈接:“Wide-bandgap organic–inorganic hybrid and all-inorganic perovskite solar cells and their application in all-perovskite tandem solar cells”(https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/EE/D1EE01562A#!)