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界面调控与高效率钙钛矿太阳能电池

孟庆波  李冬梅  罗艳红  
【摘要】:钙钛矿薄膜太阳能电池近两年脱颖而出,吸引了众多科研工作者的关注,其主要原因在于其高转换效率、制备工艺简单、成本相对低廉。目前,以是否采用空穴传输材料作为分类标准,钙钛矿电池可分为有空穴传输材料(HTM)、无空穴传输材料(HTM-free)及基于传统液体电解质的钙钛矿电池。其中,无空穴传输材料钙钛矿电池在简化电池结构,降低成本方面具有更大的优势,电池效率已经超过11%。如何利用界面工程调控界面结构、载流子分离、转移和收集动力学过程对于提升电池性能都至关重要。我们研究组在这方面做了一系列富有创新性的工作。[1-3]首次利用原子层沉积技术(ALD)在无HTM钙钛矿电池CH3NH3PbI3/Au界面引入超薄Al2O3层,构建M-I-S结构(metal-insulator-semiconductor),有效抑制光生电子的复合,提高长波段光生载流子的收集效率和电池性能。[1-2]通过进一步对CH3NH3PbI3的表面形貌进行调控,使得无空穴传输材料钙钛矿电池及基于碳电极的无空穴传输材料钙钛矿电池效率率先突破11%。[3]在此基础上,我们利用半导体异质结二极管模型,结合交流阻抗谱对该电池的异质结特性进行了研究,获得电池正向电流输运机制,并从电学角度解释钙钛矿电池中普遍存在的高开路电压特性。在此,我们将系统介绍我们组在该领域最新的研究进展。

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