武汉大学探索全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升新进展

据介绍，新型金属卤化物钙钛矿具有制备工艺简单、缺陷容限高、吸收系数高、载流子扩散长度长等优点。 它在光电器件领域备受关注，被业界认为是极具前景的下一代技术。 第一代光伏材料之一。

论文通讯作者之一、武汉大学物质科学与技术学院教授柯伟军表示，在实际应用中，全钙钛矿叠层太阳能电池由宽带隙钙钛矿子电池组成顶部和底部是窄带隙钙钛矿子电池。 它是集成和叠加的，窄带隙钙钛矿子电池的不足是其未来商业应用的绊脚石之一。

为此，研究团队将天冬氨酸盐酸盐引入全钙钛矿叠层太阳能电池底部的空穴传输层、钙钛矿体光吸收层和上界面层，并开发了采用相同分子处理的一体化掺杂策略大大提高了钙钛矿薄膜的质量。 天冬氨酸盐酸盐分子除了与钙钛矿前驱体配位外，还具有很强的分子间氢键。 因此，富集在钙钛矿上下界面的天冬氨酸盐酸盐起到了在钙钛矿层和传输层界面之间形成分子锁的作用，进一步提高了钙钛矿材料的性能和稳定性。

此外，如何抑制窄带隙钙钛矿子电池中不稳定二价锡金属离子的自发氧化也是行业痛点之一。 本研究结果表明，天冬氨酸盐酸盐能有效抑制二价锡金属离子的氧化，减少有害的四价锡杂质。 不仅如此，天冬氨酸盐酸盐的引入还可以钝化钙钛矿材料中的缺陷、调整费米能级、抑制有害离子迁移等，从而增强器件的性能和稳定性。

电池制备过程示意图、叠层电池结构及效率图。 （武汉大学物质科学与技术学院柯伟军教授、方国国教授团队供图）

柯伟军表示，研究表明，这种简单的集成掺杂策略实现了多种功能，将窄带隙钙钛矿子电池的稳态效率提高到27.62%，提高了全钙钛矿叠层太阳能电池的性能。 提供了新的途径。