大連化物所等在鈣鈦礦太陽能電池研究中取得進展

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部硅基太陽能電池研究組（DNL1606）研究員李燦、劉生忠?guī)ьI(lǐng)的團隊與陜西師范大學博士楊棟合作，在平面型鈣鈦礦太陽能電池的研究工作中取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《國際能源和環(huán)境科學》（Energy & Environmental Science）期刊上。

　　鈣鈦礦材料由于具有較大吸光系數(shù)、長載流子壽命、高電荷遷移率、長遷移距離以及極低缺陷態(tài)密度等優(yōu)異的光電性能，在廉價太陽能電池及其它光電器件中展現(xiàn)出極大的應用價值。鈣鈦礦太陽能電池中，高性能電子傳輸材料對器件效率的提高至關(guān)重要。前期工作中，該團隊首次利用可溶液低溫加工方法制備具有高透光性和高電子遷移率的固態(tài)離子液作為電子傳輸材料，成功制備效率達到16.09%的柔性鈣鈦礦電池，是目前鈣鈦礦柔性器件的最高效率（Adv. Mater. 2016, 28, 5206-5213）。

　　本工作中，該團隊運用離子液修飾氧化鈦電子傳輸材料，提高了電子遷移率、降低了表面粗糙度，同時使費米能級上移，利于器件中電子的導出。基于上述傳輸材料制備的平面型鈣鈦礦太陽能電池效率達到19.62%，是目前鈣鈦礦平面型器件的最高效率。研究同時發(fā)現(xiàn)，離子液中陰離子與氧化鈦結(jié)合、陽離子與鈣鈦礦結(jié)合，在鈣鈦礦與氧化鈦之間形成有效的電子傳輸通道，使器件中的電子可以很好地被提取及傳輸。另外，在離子液修飾的氧化鈦電子傳輸材料上生長的鈣鈦礦薄膜缺陷態(tài)密度較低，極大地抑制了器件中載流子在缺陷處的復合，并有利于電池性能的進一步提升。這一研究成果為如何制備高效率鈣鈦礦太陽能電池提供了新的有效途徑。

　　該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委、創(chuàng)新團隊“111計劃”、長江學者和“千人計劃”項目的資助。

大連化物所等在鈣鈦礦太陽能電池研究中取得進展