高性能钙钛矿/钙钛矿串联太阳能电池需要高效且稳定的低带隙钙钛矿子电池。低带隙锡铅(Sn-Pb)混合钙钛矿太阳能电池具有高功率转换效率(24.8%),但稳定性仍需要进步一提升(锡的氧化问题和甲胺的不稳定性)。鉴于此,美国托莱多大学的鄢炎发和ZhaoningSong等人报道了一种两步双层互扩散生长策略(BIG),可以同时高效稳定的甲脒低带隙锡铅混合钙钛矿太阳能电池的制备,可以成功地将MA比例降低到10%,而不会影响晶粒尺寸和器件性能。此外,使用一维吡咯钙钛矿结构钝化钙钛矿膜并改善结质量。
本文要点:
1)采用吡咯烷鎓硫氰酸盐(PySCN)形成一维(1D)PySnxPb1–xI3钙钛矿,钝化膜表面和晶界。PySCN还改善了钙钛矿/电子传输层(ETL)界面。
2)综合上述的两种方法,这使1.28eV的钙钛矿薄膜的载流子寿命可达1.1μs,相应的器件开路电压为0.V。在AM1.5G光照下,低带隙钙钛矿太阳能电池的效率达到20.4%,可与基于FA/MA的最佳混合Sn-Pb器件相媲美。
3)受益于降低的MA含量和改进的钙钛矿薄膜质量,该混合Sn-PbPSC显示出优异的耐光和热稳定性。在AM1.5G光照下,封装的器件连续运行h后,可以保留其初始效率的92%。全两端串联钙钛矿电池的效率超过23%。在MPP跟踪下连续运行h后,串联电池保留了其初始PCE的85%。
该BIG工艺为混合Sn-PbPSC最大化性能和稳定性铺平了道路。但是,需要进一步改善器件架构的设计和材料选择,以实现更好的PCE和串联电池的稳定性。
电池学术
Li,C.,Song,Z.,Chen,C.etal.Low-bandgapmixedtin–leadiodideperovskiteswithreducedmethylammoniumforsimultaneousenhancementofsolarcellefficiencyandstability.Nat.Energy5,–().