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鈣鈦礦,再創(chuàng)紀(jì)錄!河北大學(xué),最新Nature子刊!

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研究概述
采用寬帶隙(WBG)鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)作為串聯(lián)電池的頂層電池,突破了單結(jié)光伏器件的理論極限。
然而,隨著溴含量的增加,WBG PSCs表現(xiàn)出嚴(yán)重的開路電壓 (Voc) 損失。在此,作者指出,鹵素相分布不均勻是阻礙載流子有效提取的原因。因此,研究人員建議形成均勻的鹵素相分布來解決這個(gè)問題。
基于此,2024年10月16日,河北大學(xué)何庭偉教授楊少鵬教授在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表題為《Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution》的研究論文。
借助密度泛函理論,研究人員構(gòu)建了(2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸分子的雙層結(jié)構(gòu)(D-2P),為鈣鈦礦結(jié)晶提供成核位點(diǎn)。
均質(zhì)鈣鈦礦相是通過鹵素組分自下而上的模板化結(jié)晶來實(shí)現(xiàn)的。高效的載流子提取減少了Shockley-Read-Hall復(fù)合,從而產(chǎn)生1.32V的高Voc。
因此,經(jīng)過D-2P處理的器件(1.75?eV)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的20.80%功率轉(zhuǎn)換效率(認(rèn)證為 20.70%),這是WBG(超過 1.74eV)PSCs報(bào)告的最高值。
圖文解讀

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圖1:混合鹵素WBG鈣鈦礦體系中的D-2P結(jié)構(gòu)

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圖2:均勻鹵相鈣鈦礦薄膜

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圖3:鈣鈦礦薄膜的殘余應(yīng)變與太陽能電池的穩(wěn)定性

文獻(xiàn)信息

Wang, R., Liu, X., Yan, S.?et al.?Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution.?Nat Commun 15, 8899 (2024).

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