溶液处理的有机-无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池在功率转换效率(PCE)方面取得了快速提高。然而,必须将最先进的电池的电压不足 (Woc = Eg/q-Voc) 最小化,以使其 PCE 接近理论极限。麦考瑞大学Shujuan Huang和苏州大学马万里等人报道了在钙钛矿表面沉积同源溴化物盐以实现表面和本体钝化以制造具有高开路电压的太阳能电池的策略。
本文要点:
1)活性面积为0.159 cm2 。在1.63 eV 带隙的钙钛矿电池上获得了22.1%效率,Voc为 1.24 V,电压损失仅为0.39 V;在1.56 eV 带隙的钙钛矿电池上获得了超过23%效率,Voc为 1.18 V,电压损失仅为0.398V。同时,对于1×1 cm2 的大面积器件,还实现了21.8%的效率。
2)与先前工作给出的结论不同,即FABr等同源溴化物仅与 PbI2反应在原始钙钛矿之上形成大带隙钙钛矿层,我们的工作发现溴化物也穿透大部分钙钛矿薄膜并使钙钛矿中的钙钛矿钝化。
3)通过吸光度和光致发光 (PL) 观察到的小带隙扩大;飞行时间二次离子质谱 (TOF-SIMS) 和深度分辨 X 射线光电子能谱 (XPS) 中溴化物元素比例的增加。
4)此外,各种表征证实了钙钛矿器件中非辐射复合的明显抑制。使用同种溴化物钝化的非封装器件在环境储存2500 小时后仍保持其初始效率的97%,在85°C下进行520小时热稳定性测试后仍保持其初始效率的59%。
5)该工作提供了一种简单而通用的方法来降低单结钙钛矿太阳能电池的电压损失,还将为开发其他高性能光电器件提供启示,包括基于钙钛矿的串联电池和发光二极管 (LED)。
Li, Y., Xu, W., Mussakhanuly, N., Cho, Y., Bing, J., Zheng, J., Tang, S., Liu, Y., Shi, G., Liu, Z., Zhang, Q., Durrant, J.R., Ma, W., Ho-Baillie, A.W.Y. and Huang, S. (2021), Homologous Bromides Treatment for Improving the Open-circuit Voltage of Perovskite Solar Cells. Adv. Mater..
https://doi.org/10.1002/adma.202106280
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202106280