华裔能源器件大牛最新Science:高性能钙钛矿/ CIGS叠层太阳能电池

nanoCJ 6年前 (2018-08-31) 6102浏览

【引言】

由于存在着互补的可调带隙以及优异的光伏特性，杂化钙钛矿和Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)的结合被认为是实现高效叠层太阳能电池的潜在材料。在叠层太阳能器件结构中，互连层（ICL）对电连接（electrical connection）和光学透明率（optical transparency）都有很高的要求，因此在提升电池性能上扮演着重要的角色。然而，如何保证子电池之间的完整性以维持CIGS器件结构从而保留电池的卓越性能是目前面临的一大挑战。

【成果简介】

加州大学洛杉矶分校的杨阳教授和Qifeng Han（共同通讯作者）等人通过改进叠层器件中的输运顶电极（transport top eletrode）、ICL以及空穴传输层（HTL）等结构，在无需调整CIGS器件结构的情况下成功地对叠层太阳能电池进行了性能优化。在这一电池中，研究人员对CIGS表面进行了纳米尺度的界面构建设计，并利用高度掺杂的PTAA作为子电池之间空穴传输层，以此来保留开路电压和增强填充因子以及短路电流。再将半透明且带隙宽度为1.59eV的钙钛矿和带隙宽度为1.00eV的CIGS分别作为子电池，这一结构改进的叠层电池的能量转化效率可以达到22.43%，并且工作500小时后的效率还能保持在初始效率88%左右。2018年8月24日，相关成果以题为“High-performance perovskite/Cu(In,Ga)Se2 monolithic tandem solar cells”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 CIGS表面的化学机械抛光（CMP）处理及相应的CIGS太阳能电池性能