无机二元化合物—低温、高效、零迟滞的钙钛矿太阳能电池界面修饰

钙钛矿晶体具备优异的光伏性能,经过几年的发展,电池的光电转换效率已超过22%。目前,高效器件通常使用高温烧结的多孔二氧化钛(TiO2,> 450°C)结构作为电子传输层,这极大减少了基板的选择、增加了生产成本、限制了应用领域。因此,低温平面钙钛矿电池器件应运而生。但是,和高温多孔钙钛矿电池器件相比,低温平面钙钛矿电池通常存在更多的界面缺陷,从而导致其效率提升缓慢、先天存在严重的迟滞问题以及不良的器件稳定性。目前,多数有关界面修饰材料的研究局限在高成本有机碳基化合物(例如PCBM和C60),因此探索简单、廉价、高效的无机界面修饰材料来钝化表面缺陷成为提高低温平面钙钛矿太阳能电池性能的研究重点之一。

最近,澳大利亚新南威尔士大学的郝晓静课题组首次采用了廉价的无机二元化合物 (KI和KCl)作为钙钛矿太阳能电池的界面修饰材料,通过简单的低温水溶液加工,实验证明其具有高效地钝化 低温氧化锡电子传输层/钙钛矿吸收层 界面缺陷的能力,有效提高钙钛矿太阳能电池器件效率并且成功解决困扰低温平面钙钛矿电池的迟滞问题。与此同时,通过钝化界面缺陷,钙钛矿电池器件的稳定性能也得到明显提升。最终,无机二元化合物钝化的低温平面钙钛矿太阳能电池器件获得20.5%的光电转化效率,并且在测试30天后,仍能保持其起始效率的90%。该研究工作为开发简单、廉价、高效的钙钛矿半导体器件界面材料开辟了新的设计思路。相关文章发表在Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201800138)上,文章第一作者是郝晓静课题组的刘旭博士。