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论论资讯 | 2024-05-27 1358热度

Energy and Environmental Sciences

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Mitigated front contact energy barrier for efficient and stable perovskite solar cells

Zhang D.; Li B.; Hang P.; Xie J.; Yao Y.; Kan C.; Yu X.; Zhang Y.; Yang D.

Published:2024-01-01
DOI:10.1039/d4ee00316k

研究背景

在当今社会,太阳能电池作为一种清洁能源技术备受瞩目。然而,目前的研究领域存在一个关键问题:在n-i-p结构的钙钛矿太阳能电池中,氧化铟锡(ITO)和电子传输层(ETLs)之间的大功函数差异通常会导致前端接触能障碍(Φ<sub>FC</sub>),在接触处引起显著的效率损失。

研究内容

本研究通过在ITO和ETL之间引入原子层沉积的氧化铝(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)中间层,开发了一种具有钝化接触结构,其中Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>层中的正固定电荷调节了PSCs中的Φ<sub>FC</sub>。研究表明,减轻的Φ<sub>FC</sub>改变了ETL/钙钛矿异质结附近的电荷载流子密度分布,从而有效减少了器件中的界面复合损失。因此,具有Al<sub>2</sub>层的n-i-p冠军PSC显示出高达25.7%的效率(认证效率25.3%),并且光电压提高了30meV,与对照器件形成对比。沉积的均匀Al<sub>2</sub>层使得1平方厘米的n-i-p电池效率达到23.7%,4平方厘米的电池效率达到21.7%。同时,Al<sub>2</sub>层可以阻止碘离子在钙钛矿层中向ITO层的迁移,大大提高了PSCs的操作稳定性。

研究意义

这项研究的创新之处在于针对钙钛矿太阳能电池中存在的接触能障碍问题提出了一种解决方案,通过引入Al<sub>2</sub>层,成功减轻了前端接触能障碍,提高了效率并改善了稳定性。这一突破性的研究为太阳能电池技术的进一步发展提供了有力支持,有望推动清洁能源的应用和推广。

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