研究團(tuán)隊(duì)利用共蒸發(fā)技術(shù)成功地在中等溫度下制備出無機(jī)鈣鈦礦薄膜，這使得高溫下的后回火成為不必要的。

這個(gè)過程使得用這種材料生產(chǎn)薄膜太陽能電池變得容易得多。與金屬-有機(jī)雜化鈣鈦礦相比，無機(jī)鈣鈦礦具有更好的熱穩(wěn)定性，這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上。世界各地的團(tuán)隊(duì)都在致力于鈣鈦礦太陽能電池開發(fā)。

重點(diǎn)是所謂的金屬-有機(jī)雜化鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)由鉛、碘等無機(jī)元素以及有機(jī)分子組成。完全無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體，如CsPbI3，具有與雜化鈣鈦礦相同的晶體結(jié)構(gòu)，但含有一種堿金屬，如銫，而不是有機(jī)分子。這使得它們比混合鈣鈦礦更加穩(wěn)定，但通常需要在非常高的溫度下(幾百攝氏度)進(jìn)行額外的生產(chǎn)。由于這個(gè)原因，無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體到目前為止很難集成到薄膜太陽能電池，不能承受高溫。由Thomas Unold博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地在中等溫度下生產(chǎn)出無機(jī)鈣鈦礦半導(dǎo)體，這樣它們將來也可以用于薄膜細(xì)胞。

物理學(xué)家們設(shè)計(jì)了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們在一個(gè)樣品中合成并分析了多種材料的組合。利用銫碘化物和鉛碘化物的共蒸發(fā)，產(chǎn)生了薄層CsPbI3，系統(tǒng)地改變了這些元素的數(shù)量，而基質(zhì)溫度低于60攝氏度。像這樣的組合研究方法允許我們?yōu)樾虏牧舷到y(tǒng)找到最佳生產(chǎn)參數(shù)，比傳統(tǒng)方法快得多，傳統(tǒng)方法通常需要為100種不同的成分生產(chǎn)100個(gè)樣品。通過在合成過程中的仔細(xì)分析以及隨后對光電性能的測量，他們能夠確定薄膜的組成如何影響材料性能。

測量結(jié)果表明，這種材料的結(jié)構(gòu)和重要的光電性能對銫與鉛的比例非常敏感。因此，過量銫促進(jìn)穩(wěn)定的鈣鈦礦相具有良好流動(dòng)性和載流子的壽命。在與Steve Albrecht教授的HZB Young research Group的合作下，這些優(yōu)化的CsPbI3層被用于演示鈣鈦礦太陽能電池，初始效率超過12%，在超過1200小時(shí)內(nèi)性能穩(wěn)定接近11%。研究已經(jīng)證明，如果無機(jī)鈣鈦礦吸收劑能夠得到充分的制造，它們也可能適用于薄膜太陽能電池，相信還有很大的改進(jìn)空間。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 亥姆霍茲德國研究中心協(xié)會(huì)

參考期刊文獻(xiàn):《Advanced Energy Materials》

DOI: 10.1002/aenm.201900555

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