中國科學家通過(guo)在鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)前驅體中添加(jia)D-高絲氨酸內酯(zhi)鹽酸鹽(D-HLH)，使(shi)兩(liang)端鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)-CIGS疊層(ceng)電池的效率達到24.6%，這(zhe)是(shi)該技術報告的最高性能(neng)之(zhi)一。

來自上海交通大學和(he)武漢理工大學的科學家們使(shi)用(yong)頂部(bu)半(ban)透(tou)明鈣(gai)鈦礦層和(he)底部(bu)銅銦鎵硒化物(CIGS)電池制造了一種兩(liang)端(2T)疊層太陽能電池。

他們報告說，鈣鈦礦在(zai)商業CIGS襯底粗糙、不(bu)規則(ze)表(biao)面上的(de)覆蓋率有(you)所提高(gao)，并減少了(le)體缺(que)陷—這是鈣鈦礦-CIGS疊層電池的(de)長期挑(tiao)戰(zhan)。該團隊(dui)表(biao)示，這些表(biao)面特征歷來(lai)阻礙了(le)有(you)效(xiao)的(de)集成和有(you)限的(de)性能。

研究人員使用D-高絲氨(an)酸內酯鹽酸鹽(D-HLH)作為鈣(gai)鈦礦(kuang)前驅體中的添(tian)加劑，以增強吸收層(ceng)(ceng)的結(jie)晶。據報道，這減少了薄膜缺(que)陷，實現(xian)了更均勻的覆蓋(gai)，并改善(shan)了鈣(gai)鈦礦(kuang)層(ceng)(ceng)和CIGS 層(ceng)(ceng)之間的界面。

該小組還解決了(le)(le)鈣鈦礦吸收層和富勒(le)烯(C60)電子(zi)傳遞層之間(jian)的界(jie)面(mian)復合問題，其中不完(wan)全鈍(dun)化捕獲了(le)(le)少(shao)數載流子(zi)。他們應(ying)用了(le)(le)一種結合了(le)(le)表(biao)面(mian)重建和場效應(ying)鈍(dun)化的雙鈍(dun)化方(fang)法。

“表面(mian)重建(jian)涉及使用(yong) 2-噻吩乙基碘化(hua)(hua)銨(2-TEAI)和(he) N，N-二(er)甲(jia)基甲(jia)酰胺(an)(DMF)，它們(men)(men)有效(xiao)地鈍(dun)化(hua)(hua)了鈣(gai)(gai)鈦礦表面(mian)和(he)晶界的缺陷部(bu)位(wei)，”他(ta)們(men)(men)解釋說。“同(tong)時，氟化(hua)(hua)鋰(LiF)作(zuo)為場效(xiao)應鈍(dun)化(hua)(hua)層引入(ru)，它將(jiang)空穴載(zai)流子從鈣(gai)(gai)鈦礦/C60界面(mian)上排斥開，進(jin)一步減(jian)少復合損(sun)耗。”

遵循這兩種(zhong)策(ce)略，研(yan)究人員使用氧(yang)化(hua)銦錫(ITO)、鎳氧(yang)化(hua)物(NiOx)空穴傳輸層(ceng)(HTL)、基于2PACz的自組裝單層(ceng)(SAMs)、鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)吸收層(ceng)、C60電(dian)子傳輸層(ceng)(ETL)、透明氧(yang)化(hua)銦鋅 (IZO)背電(dian)極、LiF中間層(ceng)和銀(Ag)金屬電(dian)極構建了頂部鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)器件。

該(gai)鈣鈦礦器件的(de)功率轉換效(xiao)率為19.1%，而使用相同(tong)架(jia)構但沒(mei)有(you)D-HLH或雙(shuang)鈍化(hua)策(ce)略(lve)的(de)參考(kao)鈣鈦礦太陽能電池(chi)的(de)功率轉換效(xiao)率為17.9%。研究人員表示(shi)，他們使用2-TEAI和(he)LiF的(de)組合實現了超過 21.8% 的(de)平均效(xiao)率，證明了雙(shuang)重鈍化(hua)方法的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。

然后(hou)，他們將鈣鈦(tai)礦電池與底(di)部CIGS電池集成在一(yi)個0.16 cm2的(de)(de)疊層(ceng)器件中，實現了(le)24.6% 的(de)(de)功率轉換效率。

“通過結合使(shi)用D-HLH、2-TEAI和(he)LiF實(shi)現本體和(he)表(biao)面(mian)(mian)/界面(mian)(mian)鈍化(hua)，緩(huan)解了鈣鈦(tai)礦結晶和(he)復雜的界面(mian)(mian)載流子復合問題，”文章總結道。

疊層電池以(yi)標(biao)題”Crystallization Modulation and Holistic Passivation Enables Efficient Two-Terminal Perovskite/CuIn(Ga)Se2 Tandem Solar Cells, “最近發表在Nano-Micro Letters 上。