钙钛矿太阳能电池新策略提出 光电转化效率有望超越传统铅基钙钛矿太阳电池

　　太阳能电池，是一种利用光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，它只要被满足一定照度条件的光照度，即可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，以及各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，可以预见，太阳能电池的发展前景十分广阔。
 

　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部研究员潘旭团队、中国科学技术大学教授肖正国课题组合作，在钙钛矿太阳能电池研究中取得进展，制备出理想带隙为1.33 eV的铅锡混合钙钛矿作为太阳能电池吸收层，通过定向锚定策略(STA)对钙钛矿空位缺陷进行精确钝化处理，获得22.51%的光电转化效率(PCE)记录，光电转化效率有望超越传统铅基钙钛矿太阳电池。
 

　　研究表明，铅锡混合钙钛矿太阳能电池中双金属的缺陷是导致其性能退化的主要原因。因此，研究人员采用2-苯乙胺氢碘酸盐 (PEAI)和乙二胺氢碘酸盐 (EDAI)作为共修饰剂对钙钛矿进行表面处理，分别选择性锚定与Pb和Sn相关的活性位点并对两种金属缺陷进行钝化。最终，研究团队通过定向选择锚定策略对钙钛矿进行钝化处理，获得理想带隙钙钛矿太阳能电池22.51%的光电转化效率记录，铅锡混合钙钛矿太阳能电池的开路电压(VOC)从0.79 V大幅提高到0.90 V，开路电压的损失降低到0.43 V。此外，器件稳定性佳，在氮气手套箱中存储2700小时后，仍可保持初始效率的80%。
 

　　该研究为铅锡钙钛矿太阳能电池管理金属双源缺陷提供了一种有效的钝化机制。相关成果于2022年3月1日发表在《Advanced Materials 》上。
 

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