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2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 2D/3D 無機鈣鈦礦自發構建,達成超越 20% 效率

SS-X 太陽光模擬器使效率突破成為可能!

  Advanced Energy Materials (IF 29.368) 於2021年11月發表一項研究成果。研究團隊透過多維異質結構的自發構建,增強無機鈣鈦礦太陽能電池的空穴提取,並達成超過 20% 的效率。

  因為優異的光電性能、熱穩定性和化學穩定性,基於 CsPbI3−xBrx 的無機鈣鈦礦已成為明星光伏材料。但是,如果想進一步提高器件性能,非輻射複合導致的顯著能量損失已成為的主要障礙。

  在此研究中,研究團隊開發了一種在室溫下自發形成的 2D/3D 多維結構。結果表明,在 CsPbI3−xBrx 頂部形成的 Ruddlesden-Popper 2D(n = 1)鈣鈦礦在以下 3 個方面發揮作用:

    1. 介導載流子傳輸
    2. 維持納秒級長壽命電荷分離狀態
    3. 提高載流子注入空穴傳輸層的效率,從而提高空穴提取效率和大大減少了嚴重的界面非輻射電荷複合

此外,未配位的 Pb2+ 被有效鈍化,讓鈣鈦礦薄膜內的表面陷阱密度顯著降低,並延長電荷壽命。

  透過光焱科技太陽光模擬器,研究團隊對太陽能電池的光伏特性進行分析。研究發現,上述組合將太陽能電池效率從 19.05% 提高到 20.31%,開路電壓從 1.17 V 提高到 1.23 V,而能量損失從 0.54 eV 降低到 0.49 eV。光焱科技的太陽光模擬器與 KA-6000 軟體,也同時提供了短路電流對時間變化的監控,以證明太陽能電池的穩定!因此,優化後的太陽能電池表現出更好的長期熱穩定性。

2D 3D Inorganic Perovskite MOPEABr Current density
2D 3D Inorganic Perovskite MOPEABr J-V Current density
J-V曲線:不同 MOPEABr 量的 CsPbI3−xBrx  太陽能電池。 這些曲線是在 100 mA cm-2 太陽光模擬器照明下記錄的,孔徑面積為 0.09 cm2
2D 3D Inorganic Perovskite MOPEABr J-V Current density Jsc

關鍵字:無機鈣鈦礦、inorganic perovskite、 organic-free perovskite、太陽光模擬器、 solar simulator、量子效率 、quantum efficiency 、sun simulator

原文: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202103007

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