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大連化物所實(shí)現(xiàn)甲脒基鈣鈦礦薄膜的高通量、大面積、可柔性制備

2021-04-19 11:39  來(lái)源:大連化物所  瀏覽:  

近日,我所薄膜太陽(yáng)電池研究組(DNL1606)劉生忠研究員團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)馮江山副研究員團(tuán)隊(duì)合作,在大面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池研究方面取得新進(jìn)展,采用真空沉積法并結(jié)合低溫退火策略制備了400cm2剛性和300cm2柔性高質(zhì)量甲脒基鈣鈦礦薄膜。此外,該合作團(tuán)隊(duì)成功將此薄膜運(yùn)用到蒸發(fā)甲脒基鈣鈦礦太陽(yáng)電池上,獲得了文獻(xiàn)可查蒸發(fā)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的最高轉(zhuǎn)換效率。

近年來(lái),采用溶液法制備鈣鈦礦太陽(yáng)電池取得很大進(jìn)展,小面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率已達(dá)25.5%。然而,溶液法制備技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)大面積均勻制備、高通量連續(xù)生產(chǎn),并且溶液法制備技術(shù)會(huì)造成鈣鈦礦電池中存在溶劑殘留,進(jìn)而影響鈣鈦礦太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性。

本工作采取真空交替沉積技術(shù)并結(jié)合低真空低溫退火策略,有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長(zhǎng),在400cm2剛性和300cm2柔性基底上實(shí)現(xiàn)大尺寸、高致密、高質(zhì)量CsxFA1-xPbI3薄膜制備,結(jié)合Spiro-OMeTAD空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽(yáng)電池,轉(zhuǎn)換效率達(dá)21.32%,是文獻(xiàn)可查的真空法制備鈣鈦礦太陽(yáng)電池的最高轉(zhuǎn)換效率。此外,合作團(tuán)隊(duì)還結(jié)合真空法制備的空穴傳輸層,實(shí)現(xiàn)了全真空法制備鈣鈦礦太陽(yáng)電池,轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.89%,未封裝鈣鈦礦太陽(yáng)電池可在空氣環(huán)境下暗態(tài)保存189天,效率提升1%,展示了全真空法制備鈣鈦礦太陽(yáng)電池具有較高的穩(wěn)定性。

該研究表明,全真空法制備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性鈣鈦礦太陽(yáng)電池的大面積、高通量制備,對(duì)于推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。

相關(guān)研究成果以題為“High-Throughput Large-Area Vacuum Deposition for High-Performance Formamidine-based Perovskite Solar Cells”發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy&Environmental Science)上。該工作的第一作者是陜西師范大學(xué)馮江山副研究員和我所DNL1606組焦玉驍助理研究員。上述工作得到中科院A類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)“臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、國(guó)家自然科學(xué)基金、111工程基金、中央高?;鸷椭R(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。(文/圖 王輝)

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