科學新知：2021 Adv. Funct. Mater., PCE 24.8%! 富勒烯夾層應用於窄帶系 4T 全鈣鈦礦太陽能電池
Advanced Functional Materials (IF 18.808) 期刊於 2021 年 12 月刊登德國卡爾斯魯爾理工學院 Bahram Abdollahi Nejand、Ulrich W. Paetzold 等人的研究成果。界面工程是高性能鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 的關鍵。雖然科學家已廣泛地研究帶隙 >1.5 eV 的 Pb 鈣鈦礦富勒烯夾層，但卻很少研究富勒烯夾層在 Sn-Pb 混合窄帶隙 (NBG) PSC 中的作用。
在此研究中，研究團隊使用以前未探索過的富勒烯衍生物作為 NBG PSC 中的夾層，並研究它們對於器件性能和非輻射複合的影響。研究人員將三個富勒烯衍生物夾層加入鈣鈦礦/ETL界面，包含indene-C60-propionic acid butyl ester (IPB)、indene-C60-propionic acid hexyl ester (IPH) 和傳統的 PCBM。研究發現，IPH 提供更高的導帶偏移 (CBO)，從而抑制電荷載流子迴轉移的非輻射複合，是 NBG PSC 中最有效的中間層。
研究團隊使用太陽光模擬器與量子效率量測儀器進行分析，研究結果顯示，具有 IPH 夾層的器件表現出最高的性能，其短路電流密度為 30.7 mA cm-2，開路電壓損失降低至 0.43 V。開路電壓損失降低歸因於非輻射複合減少，並區分為兩個方面：
(1) 更高導帶偏移 ≈0.2 eV (>0 eV) 阻礙了電荷載流子回傳轉移複合。
(2) 鈣鈦礦/夾層/C60 界面的陷阱密度降低，導致陷阱輔助複合減少。
此外，IPH 夾層可增強器件內的電荷提取，從而顯著提高短路電流密度。使用帶有 IPH 中間層的 NBG 器件，在四端 (four-terminal, 4T) 全鈣鈦礦串聯太陽能電池中實現了 24.8% 的功率轉換效率 (PCE)。
關鍵字：Perovskite、PSC、全鈣鈦礦太陽能電池、Fullerene-Derivative Interlayers、富勒烯衍生物、Solar Simulator、太陽光模擬器、Quantum Efficiency、量子效率、Sun Simulator
原文： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202107650
