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调制深层次缺陷和电荷提取

科学新知:2022 Energy Environ. Sci. (IF 38.532), 高填充因子超过86%的钙钛矿太阳能电池!透过调控深层缺陷和电荷提取

  近年钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell,PSC)的进展非常迅速,因而受到非常高的关注。然而,其报告中的填充因子(fill factor,FF)仍然落后于那些商业化的电池,并且缺乏对机制的全面了解。研究者们于2022年在 Energy Environ. Sci. 发表一篇研究。此处,作者们采用了简单有效的策略,通过均匀地加入CsPbBr3晶体,将FF提高到Shockley-QueisserS-Q)极限的96.3%(注:S-Q极限即太阳能电池使用单PN结所能达到的理论能量转换极限,也是利用光伏电池生产太阳能其中一个最基本的原理。),这可以大大钝化深层次的空穴缺陷,从而导致空穴迁移率大幅提高,与电子迁移率相平衡。

  研究结果显示:

1.随着载流子提取效率的提高,非辐射复合被抑制,从而使PCE达到显著的25.09%(认证:24.66%),FF达到创纪录的86.9%,这是目前报导的PSC中最高的FF。

2.深入分析表明,该策略可同时减少由串联电阻、分流电阻和非辐射复合引起的FF损耗。

  这项工作提供了一个有效的策略,以促进FF接近理论极限。

具有不同 CsPbBr3 含量的设备的 a .VOC、b .JSC 和 c .FF 和 d .PCE 的设备统计数据

具有不同CsPbBr3含量的设备的a. VOC、b. JSC、c. FF 和 d. PCE 的设备统计数据。

将本工作获得的设备的 FF 和 PCE 与文献报导的设备进行比较,PCE 超过 24.5%。请注意,这些文献中报导的 FF 值均小于 85%。

将本工作获得的设备的 FF 和 PCE 与文献报导的设备进行比较,PCE 超过 24.5%。请注意,这些文献中报导的 FF 值均小于 85%。

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分别在没有和有预结晶 CsPbBr3 和 PbBr2/CsBr 粉末的情况下,FAPbI3 的顶部表面 SEM 图像和晶粒尺寸的统计分布。

本文关键词:钙钛矿太阳能电池、Perovskite solar cell、填充因子、fill factor、Shockley-Queisser limit、空穴缺陷、hole defect

原文:https://doi.org/10.1039/D2EE02543D

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