最新Science: PCE超越29%—增强空穴提取可提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池的性能

nanoCJ 4年前 (2020-12-11) 5992浏览

【引言】

一直以来，研究人员认为将硅与金属卤化物钙钛矿结合在一起的叠层太阳能电池能够突破单电池效率极限。然而，为了实现这一目的，钙钛矿/硅叠层太阳能电池不仅需要稳定的宽带隙钙钛矿材料，同时还要求维持高效的电荷载流子输运，这为进一步开发叠层太阳能电池带来了挑战。

【成果简介】

柏林亥姆霍兹研究所的Steve Albrecht（通讯作者）团队发表文章报道了认证光电转换效率（PCE）高达29.15%的单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池。研究发现，可在钙钛矿电池中形成自组装甲基取代的咔唑单层作为空穴选择层，并通过在该界面上将快速空穴提取和最小化非辐射复合结合起来，可以在辐照条件下仍然保持带隙达1.6电子伏特的钙钛矿吸收层的相稳定性。加速的空穴提取可展现出低至1.26的理想因子和高至84%的单结填充因子，同时还能保证叠层开路电压达到1.92伏特。此外，在空气中，与初始效率相比，没有包封的叠层在300小时的运行后还能维持95%效率。基于这些成果，研究人员认为提高空穴提取速度是进一步开发太阳能电池潜力的可行途径。2020年12月11日，相关成果以题为“Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with >29% efficiency by enhanced hole extraction”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 不同衬底上的钙钛矿薄膜的光致发光性能和稳定性评价