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鈣鈦礦太陽(yáng)能電池新策略提出 光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽(yáng)電池
2022年03月09日 13:37:13
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4991
近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部研究員潘旭團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國(guó)課題組合作，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究中取得進(jìn)展，制備出理想帶隙為1.33 eV的鉛錫混合鈣鈦礦作為太陽(yáng)能電池吸收層，通過(guò)定向錨定策略(STA)對(duì)鈣鈦礦空位缺陷進(jìn)行精確鈍化處理，獲得22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)記錄，光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽(yáng)電池。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】太陽(yáng)能電池，是一種利用光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，又稱(chēng)為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，即可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱(chēng)為太陽(yáng)能光伏(Photovoltaic，縮寫(xiě)為PV)，簡(jiǎn)稱(chēng)光伏。隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光—電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，以及各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，可以預(yù)見(jiàn)，太陽(yáng)能電池的發(fā)展前景十分廣闊。
近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部研究員潘旭團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國(guó)課題組合作，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究中取得進(jìn)展，制備出理想帶隙為1.33 eV的鉛錫混合鈣鈦礦作為太陽(yáng)能電池吸收層，通過(guò)定向錨定策略(STA)對(duì)鈣鈦礦空位缺陷進(jìn)行精確鈍化處理，獲得22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)記錄，光電轉(zhuǎn)化效率有望超越傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦太陽(yáng)電池。
研究表明，鉛錫混合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中雙金屬的缺陷是導(dǎo)致其性能退化的主要原因。因此，研究人員采用2-苯乙胺氫碘酸鹽 (PEAI)和乙二胺氫碘酸鹽 (EDAI)作為共修飾劑對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行表面處理，分別選擇性錨定與Pb和Sn相關(guān)的活性位點(diǎn)并對(duì)兩種金屬缺陷進(jìn)行鈍化。最終，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)定向選擇錨定策略對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行鈍化處理，獲得理想帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池22.51%的光電轉(zhuǎn)化效率記錄，鉛錫混合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓(VOC)從0.79 V大幅提高到0.90 V，開(kāi)路電壓的損失降低到0.43 V。此外，器件表現(xiàn)出極佳穩(wěn)定性，在氮?dú)馐痔紫渲写鎯?chǔ)2700小時(shí)后，仍可保持初始效率的80%。
該研究為鉛錫鈣鈦礦太陽(yáng)能電池管理金屬雙源缺陷提供了一種有效的鈍化機(jī)制。相關(guān)成果于2022年3月1日發(fā)表在《Advanced Materials 》上。
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