Science:一种新型界面结构降低钙钛矿太阳能电池的效率-稳定性-成本的差距

Allen 7年前 (2017-12-01) 5169浏览

【背景介绍】

基于混合有机卤化物铅钙钛矿的薄膜太阳能电池目前已实现超过22％的功率转换效率（PCE）。如果将这一技术从实验室转移到市场上，很快就会发现钙钛矿的某些缺点，包括使用有毒铅，导致滞后效应的离子缺陷扩散，长期稳定性，水敏感性，以及界面材料的成本效率和兼容性。其中，将该技术商业化的一个关键限制是没有合适的空穴传输材料（HTMs），合理的空穴传输材料在不牺牲长期稳定性的情况下提供了完整的性能，而且材料成本低，绿色溶剂可印刷性好。

【成果简介】

北京2017年12月1日，Science在线发表了埃尔朗根-纽伦堡大学Yi Hou、Christoph J. Brabec（共同通讯）等人题为“A generic interface to reduce the efficiency-stability-cost gap of perovskite solar cells”的文章。该团队指出基于混合有机卤化物铅钙钛矿的薄膜太阳能电池进一步商业化的主要瓶颈是器件中的界面损失。经过研究提出了一种通用的界面结构，该界面由可溶液加工的，高度可靠性的和具有成本效益的空穴传输材料组成，使用这种界面结构不会影响钙钛矿太阳能电池的效率，稳定性或可扩展性。钽掺杂的氧化钨（Ta-WO_x）/共轭聚合物多层膜提供小界面阻挡层，并且与各种可缩放的共轭聚合物一起形成准欧姆接触。在具有常规平面结构和自组装单层的简单器件中，Ta-WO_x掺杂的钙钛矿太阳能电池实现的最大效率为21.2％，并具有超过1000小时的光稳定性。通过消除额外的离子掺杂剂改善界面结构大大提高了电池的综合性能，这些发现将对其他有机物作为用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料的研究提供重要的参考依据。

【图文导读】

图1 空穴传输界面的优化

图2 Ta-WO_x层对准欧姆接触的影响