Small Methods: 全无机钙钛矿电池:从缺陷认识到性能提升

无机卤化物钙钛矿太阳电池因其优异的热稳定性和化学稳定性成为了最具吸引力的新型光伏材料之一。然而,在光电转换效率方面,由于存在缺陷,使它仍远低于 Shockley-Queisser (SQ) 极限,尤其表现在开路电压。这主要是因为无机钙钛矿薄膜制备和操作过程中无法避免会产生缺陷,而这些缺陷会成为非辐射复合中心,有损于器件性能。因此,有必要深入了解器件中的缺陷,从而评估其对器件性能的影响,并制定相应的策略来操纵 这些缺陷以进一步提升其光电性能。

针对上述问题,陕西师范大学刘生忠赵婉亘等人系统地阐述了无机CsPbX3钙钛矿太阳能电池中的缺陷和改性策略。从非辐射复合对开压 (Voc)损失的影响开始,作者讨论了缺陷物理,包括缺陷的形成、缺陷类型(浅缺陷、深缺陷和扩展缺陷复合物)、载流子动力学和载流子捕获、缺陷容忍、缺陷自愈,以及缺陷对光伏特性的影响。然后,基于定量和定性分析比较了一些识别缺陷(缺陷类型和缺陷浓度)的技术。接下来,作者详细讨论了钝化操作并提出了缺陷钝化机制,对 CsPbX3薄膜中的钝化剂进行了分类,并总结了目前关于这方面的工作进展。

最后,作者提出了无机钙钛矿太阳能电池的三个发展方向:

1)优化钙钛矿薄膜的制备工艺;

2) 开发低成本、强电荷耦合、适用于大规模制备工艺的高效多功能钝化材料;

3) 开发具有较低缺陷密度、高迁移率和优异稳定性的电荷选择层,以降低界面损耗。

此项报道将会为CsPbX3太阳能电池性能的进一步提高提供了方向,期待高光电转换效率和高稳定性的无机卤化物钙钛矿太阳能电池将被制造。

论文信息:

Defects in CsPbX3 Perovskite: from Understanding to Effective Manipulation for High Performance Solar Cells

Jingru Zhang,  Wangen Zhao*, Selina Olthof, Shengzhong (Frank) Liu*

Small Methods

DOI: 10.1002/smtd.202100725

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202100725