由沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）牽頭的國際科研小組開發(fā)出一種倒置型鈣鈦礦太陽能電池，在電池頂部和底部界面上加入了低維鈣鈦礦層。

倒置型鈣鈦礦電池的器件結(jié)構(gòu)被稱為“p-i-n”，空穴選擇性觸點(diǎn)p位于本征鈣鈦礦層i的底部，電子傳輸層n位于頂部。傳統(tǒng)的鹵化物鈣鈦礦電池具有相同結(jié)構(gòu)，卻采用相反的“n-i-p”布局。在p-i-n結(jié)構(gòu)中，太陽能電池通過電子傳輸層（ETL）一側(cè)發(fā)光；而在傳統(tǒng)n-i-p結(jié)構(gòu)中，則通過空穴傳輸層（HTL）表面發(fā)光。

科研人員解釋說，鈣鈦礦太陽能電池中的最佳鈍化通常是通過在三維鈣鈦礦薄膜頂部施加低維鈣鈦礦薄層來實(shí)現(xiàn)的，并表示對(duì)三維鈣鈦礦頂部和底部低維層的厚度、純度和尺寸進(jìn)行完美控制，以最大限度地減少界面上的能量損失至關(guān)重要。

該研究的通訊作者Randi Azmi告訴《光伏》雜志：“經(jīng)過大量測試，我們確定出能與三維鈣鈦礦產(chǎn)生最有效相互作用的配體，用于雙面鈍化?！?

“具有雙面異質(zhì)結(jié)的鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率為25.6%，在該領(lǐng)域名列前茅。按照加速穩(wěn)定性測試標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際環(huán)境中暴露1000小時(shí)后，效率僅下降5%。這對(duì)于商業(yè)化的穩(wěn)定性評(píng)估至關(guān)重要，”KAUST材料科學(xué)與工程學(xué)教授Stefaan De Wolf補(bǔ)充說。

科研人員表示，該技術(shù)旨在最大限度地減少二維配體在鈣鈦礦溶液中的溶解，以加強(qiáng)其與基底的相互作用，并補(bǔ)充說這就能在鈣鈦礦沉積之前固定二維配體。

他們制作了基板由玻璃和氧化銦錫（ITO）、二甲氧基咔唑（Me-2PACz）層、二維鈣鈦礦層、三維鈣鈦礦吸收劑、二維鈣鈦礦層、巴克敏斯特富勒烯（C60）電子傳輸層、浴銅靈（BCP）緩沖層以及銀（Ag）金屬觸點(diǎn)組成的電池。

科研人員在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下進(jìn)行了一系列測試，發(fā)現(xiàn)該器件的功率轉(zhuǎn)換效率為25.63%，開路電壓為1.19 V，短路電流密度為24.94 mA cm2，填充系數(shù)為85.9%。一家未透露的“認(rèn)可測試中心”也對(duì)其性能進(jìn)行了測試，證明其效率為25.0%，開路電壓為1.17 V，短路電流密度為25.0 mA cm2，填充系數(shù)為85.7%。

該電池在1000小時(shí)后仍能保持約95%的初始效率，并在最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）條件下，在相同時(shí)間內(nèi)保持90%的效率?？蒲行〗M指出：“此結(jié)果表明，雙面二維/三維異質(zhì)結(jié)大大提高了離子遷移的能量勢壘，這也可能提高鈣鈦礦晶體的穩(wěn)定性?！?

最近發(fā)表在《自然》（nature）雜志上的研究報(bào)告《用于倒置型鈣鈦礦太陽能電池的雙面二維/三維異質(zhì)結(jié)》介紹了這種新型電池設(shè)計(jì)。該小組由韓國蔚山科學(xué)技術(shù)研究院（UNIST）和中國科學(xué)院（CAS）的學(xué)者組成。

KAUST的另一科研小組最近公布了一種倒置型鈣鈦礦-硅串疊太陽能電池，在鈣鈦礦層和空穴傳輸層（HTL）之間設(shè)置了一層1納米的氟化鎂（MgFx）中間層，以減少電壓損失。