Nano Select:透明导电氧化物薄膜对实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的贡献

太阳光是取之不尽用之不竭的洁净能源,因而成为了我们利用和使用可持续清洁能源的一个必然选择。钙钛矿太阳能电池的效率近年来取得了快速的发展,已达25.2%,可以与传统的硅基太阳能电池相媲美。钙钛矿太阳能电池的发展得益于钙钛矿材料本身出色的光电性质、材料合成与制备技术的革新、界面工程以及器件优化。透明导电氧化物电极以及无机界面层是实现高效稳定钙钛矿太阳能电池所不可或缺的材料。相较于其他有机材料,透明导电氧化物薄膜更为稳定,更显示出具有无需掺杂的高导电性、宽光学禁带、与钙钛矿层间良好的能级匹配等一系列突出优势。

透明导电氧化物薄膜可以通过化学方法和物理方法制备。磁控溅射法作为物理方法的代表,具有独特的优点:在较低温度下实现与器件制备兼容的大面积高透、高导电薄膜。磁控溅射工艺在工业上已较为成熟并广泛应用于大规模生产,为实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的产业化提供了坚实的技术基础。

近期香港浸会大学朱福荣教授课题组对高质量透明导电氧化物薄膜在实现高效稳定钙钛矿太阳能电池中的应用进行了系统性的总结。对常用的透明导电氧化物(诸如氧化铟锡、氧化钛、氧化锌和氧化镍)的性能、制备、工艺与应用进行了分析和归纳,详尽探讨了在制备透明导电氧化物薄膜过程中对改善器件界面特性的解决方案。文章还讨论了透明导电氧化物薄膜在实现高效稳定叠层钙钛矿太阳能电池以及延长器件寿命的作用。相关论文发表在了Nano Select(DOI: 10.1002/nano.202000290)上。