今日Science太阳能电池：抑制三卤化物宽带隙钙钛矿的相偏析

木文韬 4年前 (2020-03-06) 11496浏览

【引言】

宽带隙金属卤化物钙钛矿是一种很有前途的半导体，它可以与硅串联在太阳能电池上，从而实现以低成本实现功率转换效率（PCE）超过30%的目标。然而，宽带隙钙钛矿太阳能电池从根本上受到光致相位偏析和低开路电压（V_OC）的限制。而多结太阳能电池或串联太阳能电池的发展可以进一步提高功率转换效率，降低光伏（PV）电力的平均成本。添加剂工程和表面工程技术（如2D/3D异质结构的形成）也被用于改善器件V_oc。然而，宽带隙太阳能电池仍然需要减少V_oc缺乏和改善光稳定性。

【成果简介】

今日，在美国科罗拉多大学、国家可再生能源实验室、中国科学技术大学徐集贤教授和美国科罗拉多大学、国家可再生能源实验室Michael D. McGehee教授团队（共同通讯作者）带领下，与斯坦福大学和亚利桑那州立大学合作，报告了使用三卤化物合金（氯、溴、碘）调节带隙并在光照下稳定半导体的高效1.67 eV宽带隙钙钛矿顶部电池。研究发现光载流子寿命和电荷载流子迁移率增加了2倍，这是由于氯的溶解度增加了，用溴取代了一些碘来缩小晶格参数。还观察到，即使在100倍光照强度下，薄膜中的光诱导相偏析也会被抑制，而在60℃下，经过1000小时的最大功率点（MPP）运行后，半透明顶部电池的降解率小于4％。通过将这些顶部电池与底部硅电池集成，在面积为1 cm²的两端单片晶体管中实现了27%的PCE。相关成果以题为“Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems”发表在了Science。