可溶液加工的鈣鈦礦太陽能電池領域，由於成本低、轉換效率高的優勢，近年來取得了顯著進展。然而，其穩定性不佳一直是產業化發展的瓶頸。近期，大陸科研團隊利用反式（pin）型鈣鈦礦太陽能電池的製造製程簡單、遲滯效應小等特點，取得了重要突破，引起廣泛關注。
這項研究的關鍵在於利用咔唑類磷酸自組裝單分子層（SAM）電洞萃取層來提升反式鈣鈦礦太陽能電池的效率。然而，極薄的SAM電洞萃取層在高溫條件下分子間的化學鍵容易斷裂，影響電荷提取，從而導致器件降解或失效。為了克服這一挑戰，研究團隊將MeO-4PADBC SAM分子錨定在氧化鎳奈米粒子（NiO x NPs）薄膜表面，以增強電洞萃取界面的穩定性，實驗結果顯示，MeO-4PADBC分子與NiO x形成更強的三齒鍵。此外，NiO x /MeO-4PADBC電洞提取層與不同帶隙的鈣鈦礦形成理想的能階匹配，並降低了界面缺陷態密度，有效減少了電壓損失。
該研究結果顯示，以NiO x /MeO-4PADBC SAM作為電洞提取層製備的帶隙為1.53 eV的反式裝置實現了驚人的25.6%認證效率，相較於僅使用NiO x（21.6%）或MeO-4PADBC（24.2%）的對照裝置，效率明顯提升。更令人振奮的是，NiO x /MeO-4PADBC電洞提取層的界面熱穩定性得到顯著增強，連續工作1200小時後，效率仍維持在>90%，遠優於其他裝置。
這項研究成果發表在《Science》雜誌上，為鈣鈦礦太陽能電池的穩定性提供了新的思路，有望推動其向產業化發展，加速可溶液加工技術在太陽能領域的應用。該研究由香港城市大學及國科大的研究人員合作完成，對該領域的未來發展具有重要參考價值。
圖片來源與參考文獻：
Science：反式結構鈣鈦礦太陽能電池效率再創新高;https://www.x-mol.com/news/13670
材料學院鄭曉鵬團隊在新型薄膜太陽能電池領域取得重要進展;https://news.ucas.ac.cn/kydt/4481ce591fb14be4aa49ffba905ff72d.htm
Comments