作為第三代太陽能電池的后起之秀,鈣鈦礦太陽能電池(PKSC)受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注,其最高光電效率也從3.8%迅速增長到25.8%,然而鉛(Pb)的毒性也限制了其工業(yè)應(yīng)用。因此,發(fā)展環(huán)境友好且擁有最高理論效率的錫(Sn)基鈣鈦礦也愈加重要。
目前Sn-PKSC的最高效率已達(dá)14.81%,限制其效率增長的主要原因是易于氧化Sn2+和迅速結(jié)晶速度導(dǎo)致的表面形貌問題,前者會(huì)導(dǎo)致自摻雜的Sn4+復(fù)合中心而后者將影響鈣鈦礦的吸光能力和界面接觸。
近日,日本國力電氣通信大學(xué)的Hayase團(tuán)隊(duì)及沈青團(tuán)隊(duì),以錫基鈣鈦礦為研究對(duì)象,通過設(shè)計(jì)一種連續(xù)表面鈍化的方式分別針對(duì)上述問題進(jìn)行處理用于Sn-PKSC的制備。
本工作首先選擇乙酰丙酮(ACAC)及乙二胺(EDA)作為表面鈍化劑,針對(duì)于鈍化方式及鈍化順序進(jìn)行研究,試驗(yàn)結(jié)果表明ACAC可以通過奧斯特熟化過程優(yōu)化鈣鈦礦表面形貌及結(jié)晶度從而提高短路電流(Jsc),而EDA則通過降低Sn4+濃度及調(diào)控表面能級(jí)改善開路電壓(Voc),進(jìn)而提高整體的光電效率,而連續(xù)的ACAC液相鈍化和EDA氣相鈍化具有更好的鈍化效果。擴(kuò)展了不同的鈣鈦礦組分和類似的酮類及胺類的鈍化試劑,均具有類似的鈍化效果。 最終,該種連續(xù)鈍化方式提高了錫基的最高光電效率到13%,并具有良好的穩(wěn)定性。該工作為進(jìn)一步提高PKSC的光電效率提供了新的思路和方法。 論文信息 Sequential Passivation for Lead-Free Tin Perovskite Solar Cells with High Efficiency Dr. Zheng Zhang,Dr. Muhammad Akmal Kamarudin,Dr. Ajay Kumar Baranwal,Dr. Gaurav Kapil,Dr. Shahrir Razey Sahamir,Dr. Yoshitaka Sanehira,Dr. Mengmeng Chen,Dr. Liang Wang,Prof. Qing Shen,Prof. Shuzi Hayase Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202210101














