鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:572次 | 2022年09月05日
鈣鈦礦串聯(lián)光伏器件又迎來"神助攻:可交聯(lián)的小分子效率達(dá)25.4%
單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)在短短十年內(nèi)從3.8%顯著提高到25.2%。隨著PCE的快速發(fā)展已經(jīng)接近其理論效率的極限,通過組合具有不同帶隙的子電池來制造串聯(lián)太陽能電池提供了一條超越單結(jié)太陽能電池的肖克利-奎瑟極限的途徑。
串聯(lián)器件利用太陽光譜的不同部分,使用具有不同帶隙的子電池來減少光生載流子的熱損失。由于帶隙可調(diào)、吸收系數(shù)高和制造成本低,金屬鹵化物鈣鈦礦是串聯(lián)器件的有希望的候選者。
然而,基于鈣鈦礦的串聯(lián)太陽能電池的效率在很大程度上受到寬帶隙頂部電池的限制,這些頂部電池通常具有較大的開路電壓(VOC)損失。鈣鈦礦和空穴傳輸層(HTL)之間界面處嚴(yán)重的非輻射電荷復(fù)合是導(dǎo)致大VOC損失的關(guān)鍵因素。
近日,南京大學(xué)譚海仁教授課題組采用交聯(lián)有機(jī)小分子VNPB作為寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的HTL。對于帶隙為1.6eV、1.7eV和1.8eV的寬帶隙太陽能電池,AVOC成功增加了近50mV。與使用PTAA聚合物HTL的控制裝置相比,沉積在VNPB上的鈣鈦礦薄膜具有更大的晶粒尺寸和更好的結(jié)晶度。VNPB可實現(xiàn)更快的電荷提取并降低HTL/鈣鈦礦界面處的缺陷密度。
密度泛函理論(DFT)計算表明,VNPB與鈣鈦礦之間的接觸越密切,缺陷形成能增加,缺陷密度降低,從而有效減少載流子的非輻射復(fù)合。最后,使用VNPB作為HTL的鈣鈦礦/鈣鈦礦和鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的PCE分別達(dá)到24.9%和25.4%。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這項工作表明,可交聯(lián)的小分子有望用于高效且具有成本效益的鈣鈦礦串聯(lián)光伏器件。