近日,广东佛山仙湖实验室黄福志教授课题组在高效稳定钙钛矿太阳能电池领域取得重要研究进展。研究成果以“基于高效稳定宽带隙钙钛矿光伏的层次化界面结构的工程研究(Structure engineering of hierarchical layered perovskite interface for efficient and stable wide bandgap photovoltaics)”为题发表在国际材料学顶级期刊《纳米能源》(Nano Energy)上。
钙钛矿光伏技术已取得实质性的进展,目前单结器件的认证记录效率已达25.5%。而宽带隙金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)与硅太阳能电池串联有可能进一步提升能量转换效率(PCE),甚至超越Shockley-Queisser限制。然而,与CIGS或硅太阳能电池等传统无机太阳能电池相比,PSCs表现出更差的稳定性。因此,研制一种稳定、高效的宽禁带钙钛矿材料是实现适于商业应用的串联器件的当务之急。
鉴于此,黄福志教授团队采用溴化苯甲胺PMABr对宽带隙钙钛矿(~1.74 eV)薄膜表面进行改性处理,通过精控界面结构,形成具有层次化的显微结构——在3D钙钛矿薄膜上覆盖高度稳定的纯2D(n=1)和准2D(n=2)钙钛矿界面层,宽带隙PSCs效率提升至18.51%。此表面钝化处理不仅抑制PSCs中固有的滞后现象,器件的湿度稳定性也得到了显著的提升。因此,这种简便的后处理方法在追求高效、稳定的宽带隙PSCs应用于串联式器件方面具有广阔的前景。
近5年来,黄福志课题组在制备高效、稳定有机无机杂化钙钛矿太阳电池、大面积组件以及柔性化应用方面进行了大量的研究工作,已在Nature、Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Adv. Mater.、Nano Energy、J. Mater. Chem. A等国际权威期刊发表100余篇高质量论文。
本论文以广东佛山仙湖实验室为第一完成单位。论文第一作者为卜童乐博士,李静博士为共同第一作者;黄福志教授为第一通讯作者,澳大利亚莫纳什大学黄文超教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(NSFC 51672202;21875178;91963209)及中国留学基金委(CSC 201806950029)等项目的支持。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520304742#undfig1。