衆所周知(zhī)，金屬鹵化物(wù)鈣钛礦太陽能電(diàn)池（PSCs）是一(yī)種新興的光伏技術，具有打破成熟的矽太陽能電(diàn)池市場的潛力。在過去(qù)的幾年裏，由于制備方式，化學組成和相位穩定方法的發展，器件性能有了很大(dà)的提高，使PSCs成爲最有效和低成本的光伏技術之一(yī)。
衆所周知(zhī)，金屬鹵化物(wù)鈣钛礦太陽能電(diàn)池（PSCs）是一(yī)種新興的光伏技術，具有打破成熟的矽太陽能電(diàn)池市場的潛力。在過去(qù)的幾年裏，由于制備方式，化學組成和相位穩定方法的發展，器件性能有了很大(dà)的提高，使PSCs成爲最有效和低成本的光伏技術之一(yī)。但是，這些器件的捕光性能仍然受到過多電(diàn)荷載流子複合的限制。盡管付出了很多努力，但最佳的PSCs的性能還是受到相對較低的填充因子和高開(kāi)路電(diàn)壓缺陷的限制。電(diàn)荷載流子管理的改善與填充因子和開(kāi)路電(diàn)壓密切相關，因此爲提高PSCs的器件性能并達到其理論效率極限提供了一(yī)條途徑。其中(zhōng)，基于SnO2的電(diàn)子輸運層（ETLs）提供了有利的能帶對齊，同時能在低溫處加工(gōng)。同時，在各種沉積方法中(zhōng)，基于SnO2納米顆粒的ETLs表現出了迄今爲止最好的性能。但是，基于SnO2納米粒子的PSCs表現出相對較低的電(diàn)緻發光外(wài)部量子效率（EQE）。通過測量正向偏置下(xià)的發光效率确定的光伏器件的電(diàn)緻發光EQE是載流子複合輻射效率的直接度量。因此，至關重要的是開(kāi)發出使ETLs/鈣钛礦界面處的光電(diàn)壓損失最小(xiǎo)化的策略，使VOC最小(xiǎo)化缺陷，從而研究者尋求另一(yī)種可以充分(fēn)發揮SnO2 ETL潛力的沉積方法。鑒于此，麻省理工(gōng)學院Moungi G. Bawendi，韓國化學技術研究所Jangwon Seo和Seong Sik Shin（通訊作者）報告了一(yī)種通過增強電(diàn)荷載流子管理來提高PSCs性能的整體(tǐ)方法。首先，通過調整二氧化錫（SnO2）的化學浴沉積來開(kāi)發具有理想膜覆蓋率，厚度和成分(fēn)的電(diàn)子傳輸層。其次，将鈍化策略在本體(tǐ)和界面之間解耦，從而改善了性能，同時使帶隙損失最小(xiǎo)。研究表明，化學浴沉積過程中(zhōng)的Sn中(zhōng)間物(wù)在最終SnO2的質量和特性中(zhōng)起着至關重要的作用層。更具體(tǐ)地講，各種Sn中(zhōng)間物(wù)質的形成取決于Sn2+前驅體(tǐ)（SnCl2）的分(fēn)解途徑，這取決于反應溶液的pH。在正向偏置中(zhōng)，本文的器件顯示出高達17.2％的電(diàn)緻發光外(wài)量子效率和高達21.6％的電(diàn)緻發光能量轉換效率。作爲太陽能電(diàn)池，它們可實現25.2％的認證功率轉換效率，相當于其帶隙熱力學極限的80.5％。相關研究成果以“Efficient perovskite solar cells via improved carrier management”爲題發表在Nature上。
圖一(yī)、FTO上氧化錫膜的合成與表征
圖二、基于各種SnO2 ETLs的PSCs太陽能電(diàn)池性能
圖三、不同MAPbBr3摩爾百分(fēn)比的鈣钛礦薄膜的特性
圖四、具有0.8 mol％ MAPbBr3的性能最佳的PSCs的設備
文獻鏈接：“Efficient perovskite solar cells via improved carrier management”(Nature，2021，10.1038/s41586-021-03285-w)
文章轉載自微信公衆号：材料人
