鈣鈦礦薄膜制備過程中殘余應力與缺陷導致紫外線易降解鈣鈦礦材料,降低鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性,限制了鈣鈦礦光伏的產業(yè)應用。

中國科學院化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組利用具有紫外異構功能的分子為鈣鈦礦的“防曬霜”,并引入鈣鈦礦太陽能電池活性層。這可以保護鈣鈦礦太陽能電池免受紫外線損傷降解,并可以在紫外光照射下通過分子間構型轉變鈍化缺陷。進一步,該團隊提出了分子互變異構持續(xù)紫外防護的策略,制備出具有可持續(xù)紫外線光穩(wěn)定的鈣鈦礦模組。

近日,該課題組提出了用于提高鈣鈦礦太陽能電池效率和光穩(wěn)定性的分子誘導應變調節(jié)和界面鈍化策略。研究利用6-溴香豆素-3-羧酸乙酯(BAEE)的環(huán)加成反應消耗紫外光,從而抑制薄膜的殘余拉伸應力。同時,BAEE可以與氧化鎳形成鍵合促進鈣鈦礦的生長和界面缺陷的鈍化,獲得26.08%的認證效率、1.201V的開路電壓。這降低了開路電壓損失,提升了器件的長期穩(wěn)定性,為提高鈣鈦礦光電轉換器件的效率與穩(wěn)定性提供了新策略。

相關研究成果發(fā)表在《焦耳》(Joule)上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中國科學院的支持。

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分子誘導應力調節(jié)制備高效鈣鈦礦太陽能電池