我所利用氟乙胺梯度钝化工程制备高效稳定钙钛矿太阳电池

  近日,我所薄膜太阳能电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员团队和陕西师范大学高黎黎博士、张静博士等合作,在钙钛矿太阳电池添加剂工程研究中取得新进展,制备出了光电转换效率为23.4%的钙钛矿电池。

  近年来,钙钛矿材料由于其独特的光电特性及低廉的生产制备成本吸引了研究者们的广泛关注。钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳电池的核心成分,直接决定了器件的性能及稳定性。在钙钛矿电池的制备过程中,不可避免的会在晶界以及界面处引入大量缺陷,这些缺陷会作为非辐射复合中心,严重损伤器件的性能及稳定性。添加剂工程可以实现对这些缺陷的有效钝化,从而降低缺陷态密度,提高电池效率及稳定性。

  本工作中,团队详细研究了氟乙胺分子中,氟原子个数对梯度钝化钙钛矿薄膜缺陷的影响,以及对调控薄膜光电性质、钙钛矿电池效率和稳定性的影响;ToF-SIMS研究发现,包含不同氟原子个数的添加剂在薄膜中呈现梯度分布,可以钝化薄膜不同位置的缺陷,其中,一氟乙胺实现了从体相到表面的整体钝化,可将钙钛矿电池效率从22.2%提高到23.4%。

  该工作以“Fluoroethylamine Engineering for Effective Passivation to Attain 23.4% Efficiency Perovskite Solar Cells with Superior Stability”为题,发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)上。该工作的第一作者是我所DNL1606的2021级博士研究生苏航。上述研究得到我所创新基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基金、教育部“111引智计划”等项目的支持。(文/图 苏航、段连杰)

  文章链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202101454

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