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金属氟化物增强钙钛矿硅电池性能
时间:2022-08-16 17:24:00            字体[       ] [ 打印 ]
  据Mining.com网站报道,沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学研究认为,在叠层钙钛矿-硅串联太阳能电池中插入一层金属氟化物能够阻止电荷复合并提高性能。

  科学家在发表于《科学》(Science)期刊的论文中解释称,与常规单结硅电池相比,将钙钛矿与硅基子电池结合在一个设备上的串联太阳能电池可以在低成本下更好地捕获太阳光并将其转化为电力。

  然而,当阳光照射钙钛矿子电池时,其所产生的电子对和带正电的空穴往往会在钙钛矿和电子传输层之间的界面上重新结合。

  另外,该界面处能级不匹配阻碍了电池内的电子分离。这些问题累加效果就是降低了串联电池的最大可用工作电压或开路电压,并影响了器件性能。

  通过在钙钛矿和电子传输层之间插入一层通常包含电子受体富勒烯(C60)的氟化锂可部分改善这些性能。但是,锂盐很容易液化并通过表面扩散,使得设备不稳定。

  “这些设备都未能通过国际电工委员会(IEC)的标准测试协议,激发我们找到了一种替代方案”,主要作者刘江在一份媒体声明中称。

  刘江和同事系统研究了其他金属氟化物,比如氟化镁作为串联电池钙钛矿/C60界面夹层材料的潜力。

  在添加C60和顶部接触组件之前,他们对钙钛矿层上的金属氟化物进行了热蒸发,形成一层厚度可控的均匀超薄膜。夹层高度透明稳定,符合倒置平面结构(p-i-n)型电池的要求。

  氧化镁夹层有效地促进了钙钛矿活性层的电子萃取,同时置换了钙钛矿表面的C60。在减少界面电荷复合的同时,还增强了跨子电池的电荷传输。

  这使得串联太阳能电池的开路电流电压增加了50毫伏,经认证的功率转换效率稳定在29.3%,为钙钛矿-硅串联电池最高效率之一。

  “考虑到主流晶体硅基单结电池的最佳效率为 26.7%,这项创新技术可以在不增加制造成本的情况下实现明显的性能提升”,刘江说。

  为推广这项技术,该团队正在探索如何来生产面积超过200平方厘米的工业级钙钛矿-硅串联电池。

  “我们正在制定几种策略来获得高度稳定的串联设备以通过严格的工业稳定性标准测试”,这位科学家称。

 

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