2021 Science Advances:挑戰WBG混合鹵化物鈣鈦礦的性能限制!

因精准才能頂尖!

  Science Advances (IF 14.136) 於2021年11月刊登美國洛杉磯加利福尼亞大學 (UCLA) Yang Yang、勞倫斯伯克利國家實驗室Carolin M. Sutter-Fella與土耳其馬爾馬拉大學Ilhan Yavuz等人的研究成果。過去已證明金屬鹵化物鈣鈦礦,若其碘的X位被溴部分取代,擁有極大的商業化潛力可應用於傳統PV產品,如:Si和CuInGaSe2 (CIGS) 集成的串聯光伏(photovoltaic, PV)。通過控制I/Br比,混合鹵化物鈣鈦礦的光學帶隙可以調整到1.64到1.70eV之間,通常在該領域被稱為寬帶隙 (wide-bandgap, WBG) 鈣鈦礦,很適合雙結串聯PV (photovoltaic, PV) 中的前電池應用。使用這種WBG混合鹵化物鈣鈦礦作為前電池吸收體,以實現基於鈣鈦礦的串聯太陽能電池,其功率轉換效率超過29%。然而,他們的大電壓損耗限制了它們的最終性能。目前只有少數研究探討電壓不足的問題,而這也是此領域未解決的挑戰。在此篇研究中,作者們研究了WBG混合鹵化物鈣鈦礦的形成動力學和缺陷物理,並與相應的三碘化物組合物相比。

abnormal formation dynamic mixed-halide perovskite

WBG混合鹵化物鈣鈦礦的異常形成動力學。

  作者們使用光焱科技的QE-R量子效率測量系統與其他儀器協助量測。結果發現,在加入溴化物後,包含溴化物的組合物改變了鈣鈦礦結晶途徑。富含溴化物在熱力學上會更穩定,因此在過飽和過程中會先從溶液中成核。為達到最終的化學計量目標,在鈣鈦礦生長階段中實現了鹵化物均質化。進一步闡明了一個物理模型,該模型將溴化物的作用與薄膜的形成動力學、缺陷物理和最終的光電特性相關聯。這項研究將引導研究者重新思考前驅體工程和結晶控制對WBG混合鹵化物鈣鈦礦的重要性,以實現基於這些材料的更高效和穩定的PV

  量子效率測量系統除了用於鈣鈦礦太陽能電池的EQE (External Quantum Efficiency)光譜分析,同時對於太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流,也提供了Jsc (short-circuit current density)的比對,以證明實驗的真確性。

PL measurement formation kinetics perovskite

監測鈣鈦礦薄膜形成動力學的原位 PL 測量。

solar cell device proposed physical model perovskite

太陽能電池器件和提議的物理模型。基於CsFAMAPb(I0.8Br0.2)3和 CsFAMAPbI3的鈣鈦礦太陽能電池器件的 (A) J-V特性和 (B) EQE譜。

本文關鍵字:鹵化物鈣鈦礦、halide perovskite、寬帶隙、wide-bandgap、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1126/sciadv.abj1799

Leave a Reply

回到頂端
Join Our Newsletter
Subscribe now to Enlitech Light Simulator and Quantum Efficiency newsletter.