華科大韓宏偉JEC：超薄ZrO?界面層賦能！可印刷p-MPSCs性能躍升，引領能源新變革！發(fā)表時間：2025-06-18 14:19
主要內(nèi)容 在鈣鈦礦太陽能電池的研究中，調(diào)節(jié)電子傳輸層（ETL）與鈣鈦礦之間的界面特性以*小化界面復合，是實現(xiàn)高效且穩(wěn)定電池性能的核心關鍵。華中科技大學韓宏偉教授和梅安意教授帶領其科研團隊，針對這一關鍵問題展開深入研究，并取得了突破性成果。 研究團隊創(chuàng)新性地采用在正丁醇鋯溶液中進行化學浴沉積的方法，在介孔二氧化鈦（TiO?）電子傳輸層的內(nèi)表面成功引入了一層超薄的氧化鋯（ZrO?）絕緣界面層。這一獨特的界面修飾策略，顯著改變了可印刷無空穴傳輸層介觀鈣鈦礦太陽能電池（p-MPSCs）中TiO?與鈣鈦礦之間的界面性質(zhì)。 這層超薄的ZrO?絕緣界面層發(fā)揮了多重關鍵作用。一方面，它能夠有效填補界面缺陷，抑制界面非輻射復合，減少載流子在界面處的損失；另一方面，它提高了介孔TiO?電子傳輸層的潤濕性，為鈣鈦礦在介孔支架內(nèi)的均勻結(jié)晶提供了有利條件。然而，器件性能與界面層厚度之間存在著緊密的依賴關系。雖然增加界面層厚度能夠在一定程度上提高開路電壓，但過厚的界面層會對短路電流密度和填充因子產(chǎn)生不利影響，進而降低電池的整體性能。 經(jīng)過對ZrO?界面層厚度的系統(tǒng)優(yōu)化，p-MPSCs的光電轉(zhuǎn)換效率顯著提升至19.9%。超薄ZrO?的共形沉積，如同在TiO?與鈣鈦礦之間構(gòu)建了一道“高效屏障”，不僅有效隔離了二者，還進一步抑制了界面非輻射復合。此外，ZrO?的修飾還增強了介孔TiO?層的潤濕性，促進了Cs?.??MA?.??FA?.?PbI?.??Br?.??鈣鈦礦在介孔支架內(nèi)的充分填充和高質(zhì)量結(jié)晶，加強了鈣鈦礦與TiO?納米晶之間的緊密界面接觸。這些改進共同作用，促進了高效的載流子提取，并有效抑制了非輻射復合，*終使p-MPSCs實現(xiàn)了19.9%的**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）和約70毫伏的開路電壓（Voc）提升。 本研究為開發(fā)用于制備高性能p-MPSCs的絕緣無機寬帶隙界面層提供了**價值的理論依據(jù)和實踐指導，有望推動鈣鈦礦太陽能電池技術向更高效率、更穩(wěn)定性能的方向發(fā)展。
文獻信息 Printable hole-conductor-free mesoscopic perovskite solar cells coupled with an ultra-thin ZrO2 interface layer for improved performance Kai Chen , Jinwei Gong , Jiale Liu, Jianhang Qi, Qiaojiao Gao, Yongming Ma, Yanjie Cheng, Wenjing Hu, Junwei Xiang, Anyi Mei, Hongwei Han https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495625004930
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