2021年5月5日
一种改善钙钛矿太阳能电池中吸收层的合成方法可以帮助它们实现它们的全部潜力并更接近领先砷化镓器件的性能。
依赖于钙钛矿薄膜捕获阳光的太阳能电池是增长最快的光伏技术。更便宜，更容易地制造和掺入装置中的传统半导体，铅卤化物钙矿也有效地吸收可见光并显示长电荷载体扩散长度 - 其能够保持光诱导的电子和孔分离和促进电荷输送的指示器。
太阳能电池的性能取决于具有高质量晶体结构和窄带隙的吸收材料，以最大限度地收集阳光。该最佳带隙欧洲杯足球竞彩范围跨越1.1至1.4 eV的能量，对应于近红外波长。
含有多晶铅卤化物钙酸盐的吸收层提供了高效的太阳能电池。然而，它们的性能受到相当大的结构障碍和缺陷的影响。甲脒铅三碘化物特征到迄今为止最小的带隙，但这种带隙超过了单结装置的最佳范围。减少钙钛矿带隙的一种方法包括在吸收器中形成铅锡合金，但这引入了晶体缺陷和不稳定性。
现在，来自KAUST的团队开发了一种使用由钙钛矿单晶组成的微米厚的吸收层来最小化带隙的方法。晶体含有甲基铵和甲脒有机阳离子的混合物。
研究人员将混合阳离子Perovskite掺入非常规倒置的P-I-N太阳能电池中，其中吸收器夹在电子传输顶层和空穴传输底层之间。所得太阳能电池的效率表现出22.8％，使用单晶甲基铅三碘化物的最佳性能。
“我们已知混合阳离子单晶吸收剂可以优于单阳离子吸收剂，由于它们的较低的带隙和优异的光电性质。然而，在晶体生长和设备集成中的挑战之前，这尚未实现这一目标，”阿卜杜拉·阿尔斯拉努姆说，博士。奥斯曼Bakr的学生。
混合阳离子钙钛矿膜的外部量子效率，其在将进入光转换成电荷载体时测量其有效性，从多晶甲脒铅三碘化物的近红外波长移位，与其较小的带隙一致。“通过利用较厚的单晶吸收层，我们扩展了薄膜的吸收范围，使其非常接近最佳范围”Alsalloum说。
该团队正致力于提高设备性能和稳定性，以更接近性能最佳的砷化镓太阳能电池。“未来的研究包括优化设备接口和探索更有利的设备结构。”阿尔萨洛姆补充道。
资料来源：https://www.kaust.edu.sa/en