近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜硅太陽電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)教授田慶文、博士王康等合作，在無機(jī)CsPbI3太陽電池研究方面取得新進(jìn)展，研發(fā)出具有椅式能帶結(jié)構(gòu)的無機(jī)太陽電池。
無機(jī)CsPbI3材料因其高熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，以及優(yōu)異的光電性能，在太陽電池領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于CsPbI3薄膜界面與本體的載流子復(fù)合會(huì)導(dǎo)致能量損失，從而限制該類太陽電池光電性能的提升。此外，CsPbI3電池對(duì)水汽敏感性是該材料商業(yè)化應(yīng)用的又一技術(shù)瓶頸。
大連化物所提出椅式能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控?zé)o機(jī)鈣鈦礦材料光電性能新策略
為了提高無機(jī)鈣鈦礦電池光電性能以及環(huán)境穩(wěn)定性，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種椅式能帶結(jié)構(gòu)的CsPbI3太陽電池，即在CsPbI3吸收層上表面制備CsPbI3量子點(diǎn)層，下表面制備苯基三甲基溴化銨（PMABr）薄層。CsPbI3量子點(diǎn)層能夠減少與CsPbI3微晶薄膜的晶格失配，并且作為空穴傳輸通道促進(jìn)電子和空穴的分離。PMABr中的有機(jī)陽離子和Br元素的梯度摻雜有利于CsPbI3薄膜穩(wěn)定性的提升。這兩種鈍化材料不僅使CsPbI3薄膜界面的禁帶寬度增加，抑制電子和空穴對(duì)的復(fù)合速率，而且更加匹配的能級(jí)結(jié)構(gòu)以及能帶的彎曲，可以促進(jìn)電子和空穴對(duì)的分離與抽取?；谠摬呗?，該團(tuán)隊(duì)將CsPbI3鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升至17.12%，開路電壓提升至1.15V，開壓損耗降低至0.53eV，這也是該材料當(dāng)前所報(bào)道的較高的光電性能。此外，該電池的環(huán)境穩(wěn)定性也明顯提升。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Cell Reports Physical Science上。上述研究工作得到國家重點(diǎn)研究與發(fā)展計(jì)劃、中央高校基礎(chǔ)研究基金、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、111項(xiàng)目、長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。
