今日最新Science:新型有机-无机材料助力高效全钙钛矿叠层太阳能电池

【引言】

通过更加高效的利用蓝光，有机-无机钙钛矿薄膜可以显著提高叠层硅基太阳能电池的输出。而全钙钛矿多晶薄膜叠层太阳能电池也具有提供大于30%效率的潜力。然而由于缺乏高效率、低带隙的混合钙钛矿太阳能电池，全钙钛矿基叠层器件的性能被大大限制。

【成果简介】

近期，美国托莱多大学的鄢炎发以及美国国家可再生能源实验室的Kai Zhu、J.J.Berry等人（共同通讯作者）等人发现硫氰酸胍（GuaSCN）这一材料的加入能够显著提升有机-无机低带隙（约为1.25eV）(FASnI₃)_0.6(MAPbI₃)_0.4钙钛矿薄膜的结构和光电性能。通过这一方法，器件缺陷密度被大大降低；载流子的寿命被提高到大于1微秒的水平；载流子扩散长度从500nm延伸到2.5微米；显著降低了表面重组速度；减少了薄膜结构缺陷。这些性能的改善不仅减少了能量失调的情况，还实现了效率大于20%的低带隙单结钙钛矿太阳能电池。当与宽带隙太阳能电池结合时，研究人员更是获得了效率分别高达25％的4端和23.1％的2端全钙钛矿型多晶薄膜串联太阳能电池。2019年05月03日，相关成果以题为“Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 器件特征比较研究

图2 光学以及结构表征

图3 带电载流子动力学

图4 低带隙钙钛矿单结太阳能电池以及叠层太阳能电池

文献链接：Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav7911）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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