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我國科學家在錫基鈣鈦礦太陽能電池方面取得重要進展
日期:2020年04月03日 18:05     

  太陽能電池是一種把光能轉換成電能的裝置,光電轉化效率的高低是衡量其性能的重要指標之一。與傳統硅基太陽能電池相比,鈣鈦礦太陽能電池因其效率較高、成本較低而成為研究熱點。目前鈣鈦礦太陽能電池材料大多基于重金屬鉛的鉛基鈣鈦礦,帶來的環境問題限制了其進一步應用;而錫基鈣鈦礦具有無毒、高吸光系數、高載流子遷移率和合適的光學帶隙等優點,是理想的環境友好型太陽能電池材料。但是,錫基鈣鈦礦存在結構缺陷多、易氧化和器件結構能級不匹配等問題,致使錫基鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率偏低。
  針對以上問題,我國科學家對錫基鈣鈦礦太陽能電池進行了設計,通過選用LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,最低未占分子軌道)能級較淺的富勒烯衍生物ICBA(indene-C60 bisadduct)取代常用的PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)作為電子傳輸層材料,提高了光照條件下的準費米能級位置,且ICBA抑制了碘離子遷移帶來的n型摻雜,降低了傳輸層和錫基鈣鈦礦界面的載流子復合,最終實現了錫基鈣鈦礦太陽能電池0.94V的開路電壓和12.4%的光電轉化效率。相比目前性能最好的錫基鈣鈦礦太陽能電池(開路電壓:~0.6V,轉化效率:~10%),其開路電壓和轉換效率明顯提高。
  該研究推動了錫基鈣鈦礦太陽能電池的發展,提高了其光電轉化效率,對發展環境友好型非鉛鈣鈦礦太陽能電池具有重要意義。

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