《中國(guó)材料進(jìn)展網(wǎng)》
寧波材料所在高效率柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2023年4月6日
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隨著光伏技術(shù)的快速發(fā)展，具有高效率和低成本特性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）受到了越來越多的關(guān)注，未來具有替代傳統(tǒng)晶硅電池的潛力，尤其是柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（f-PSCs）在光伏建筑（BIPV）、分布式發(fā)電、便攜式設(shè)備充電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，成為當(dāng)前光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而到目前為止，柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所取得的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）仍舊落后于基于導(dǎo)電玻璃的剛性器件，這主要是由于在柔性襯底上沉積均勻和高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜具有很大挑戰(zhàn)。
為了解決這一問題，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義研究員領(lǐng)導(dǎo)的有機(jī)光電材料與器件團(tuán)隊(duì)通過自下而上的策略，對(duì)電子傳輸層與鈣鈦礦層之間的界面進(jìn)行修飾，向電子傳輸層中預(yù)埋3-氨基丙酸氫碘酸鹽（3AAH），進(jìn)而在錨定鈣鈦礦晶粒生長(zhǎng)的同時(shí)還提升了電子傳輸層的質(zhì)量。通過這種方法，鈣鈦礦薄膜在退火-冷卻過程中產(chǎn)生的殘余拉伸應(yīng)力被有效釋放，并轉(zhuǎn)化為微壓應(yīng)力，鈣鈦礦體缺陷與界面處缺陷密度顯著降低，所制備的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能得到了大幅度提升，獲得了23.4%的優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率，也是目前國(guó)際上報(bào)道的柔性鈣鈦礦電池最高效率之一。另外，機(jī)械耐彎折性能也得到顯著提高，在彎曲半徑為5毫米、循環(huán)彎曲4000次后仍可以保持初始PCE的84%以上。這一策略為彌補(bǔ)柔性和剛性器件之間光電轉(zhuǎn)換效率的差距提供了一個(gè)新的思路，推動(dòng)了柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。相關(guān)成果以“Pre-buried ETL with bottom-up strategy towards flexible perovskite solar cells with efficiency over 23%”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202214788）上。寧波材料所博士生孟員員為該論文的第一作者，寧波材料所葛子義研究員和劉暢研究員為該論文的通訊作者。
相關(guān)研究得到了國(guó)家杰出青年基金（21925506）、國(guó)家自然科學(xué)基金（U21A20331、81903743、22005322、22279151）等項(xiàng)目的支持。
來源：中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所 網(wǎng)站 2023.4.6