南大谭海仁/吉大张立军,今日Nature!

学术   2024-10-15 10:10   广东  
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研究概述
可伸缩全钙钛矿串联太阳能电池的制造被认为是钙钛矿光伏组件商业化的一个有吸引力的途径。
然而,1 cm2规模的全钙钛矿串联太阳能电池的认证效率落后于小面积(~0.1 cm2)的同类电池,这种性能缺陷源于大规模的宽带隙(WBG)PSCs的不均匀性。
其中,已知不均匀性是在底部界面和钙钛矿本身内部引入的。
基于此,南京大学谭海仁教授、吉林大学张立军教授和剑桥大学Samuel D. Stranks(共同通讯作者)等人报道了不均匀性的另一个关键来源——电子传输层沉积过程中形成的顶部界面(ETL,C60)。同时,较差的ETL接口也是限制设备性能的一个重要因素。

作者通过引入4-氟苯乙胺(F-PEA)和4-三氟甲基苯基铵(CF3-PA)的混合物来构建定制的二维(2D)钙钛矿层(TTDL)来解决这个问题,其中F-PEA在表面形成2D钙钛矿,减少了接触损失和不均匀性,CF3-PA增强了电荷的提取和传输。
因此,作者在1.77 ev WBG PSCs平方厘米尺度上展示了1.35 V的高开路电压和20.5%的效率。
通过与窄带隙钙钛矿亚电池堆叠,实现了1.05 cm2的全钙钛矿串联电池,其效率为28.5%(认证为28.2%),是目前所有报道中最高的。
本工作展示了处理顶部钙钛矿/ETL接触对于升级钙钛矿太阳能电池的重要性。
图文解读

图1.钙钛矿薄膜和器件的均匀性

图2.增强均匀性定制2D钙钛矿层的形成机理和功能

图3.宽带隙钙钛矿太阳能电池的性能

图4.单片全钙钛矿叠层太阳能电池的性能
文献信息
Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite. Nature2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08158-6.
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