鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:234次 | 2024年07月26日
新型鈣鈦礦型太陽能電池:晶粒尺寸大 效率高達(dá)23.17%
導(dǎo)讀:對(duì)于面積為0.1平方厘米的小面積設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)該結(jié)果。該電池是用經(jīng)結(jié)晶聚合碳氮化物(cPCN)改性的氧化錫(IV)電子傳輸層制成的。
來自中國科學(xué)院和福州大學(xué)的研究人員已經(jīng)制造了一種鈣鈦礦型太陽能電池,該電池具有基于氧化錫(IV)(SnO2)和結(jié)晶聚合碳氮化物(cPCN)的電子傳輸層(ETL)。
他們解釋說,用cPCN修飾SnO2層是避免不良的電流-電壓磁滯現(xiàn)象的關(guān)鍵,因?yàn)殡娏?磁滯現(xiàn)象會(huì)降低電池的穩(wěn)定性。當(dāng)電流或電壓改變并且改變的影響被延遲時(shí),在電氣系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。它嚴(yán)格取決于材料的成分,通常認(rèn)為界面附近的離子遷移和非輻射重組是造成這種效應(yīng)的原因。
通常通過將摻雜劑或添加劑施加到SnO2層上來解決這些問題。根據(jù)科學(xué)家的說法,cPCN允許開發(fā)出具有優(yōu)異電子遷移率的ETL,他們將其定義為比簡單SnO2層高三倍以上。他們解釋說,由于SnO2-cPCN的鈣鈦礦太陽能電池在電子遷移率增加的情況下,由于鈣鈦礦/ETL界面電荷積聚減少,因此電流密度-電壓(JV)滯后現(xiàn)象可忽略不計(jì)。此外,SnO2-cPCN表面變得更光滑,更不易潤濕。在此基礎(chǔ)上,由于抑制了鈣鈦礦的異質(zhì)形核,實(shí)現(xiàn)了晶界減少和質(zhì)量提高的鈣鈦礦吸收層。
這種ETL配置還避免了鈣鈦礦晶粒的生長,從而減少了非輻射復(fù)合。
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%
該電池在有效面積為0.1cm2的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了23.17%的功率轉(zhuǎn)換效率。該器件還顯示出24.9mAcm-2的短路電流,1.126V的開路電壓和82.5%的填充系數(shù)。中國小組還能夠在具有1cm2的大有效面積的設(shè)備上獲得20.3%的效率。該電池表現(xiàn)出23.4mAcm-2的短路電流,1.11V的開路電壓和82%的填充率。
學(xué)者總結(jié)道,這項(xiàng)工作為開發(fā)高質(zhì)量的ETL提供了有希望的方向,并驗(yàn)證了鈣鈦礦光伏電池大規(guī)模部署的巨大潛力。
在cPCN調(diào)節(jié)的SnO2復(fù)合材料使鈣鈦礦型太陽能電池的效率超過23%的論文中描述了該太陽能電池,該論文發(fā)表在Nano-MicroLetters中。