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突破極限!室內鈣鈦礦太陽能電池達到32.0%效率

一項由泰國馬希達大學的科學家進行的研究,並於2023年7月7日發表。研究指出泰國科學家使用低成本的碳電極結構成功製造了室內鈣鈦礦太陽能電池,其效率達到32.0%。這項製造工藝基於反溶劑沉積和真空熱退火(VTA),據報導可以得到更高品質的鈣鈦礦薄膜。


研究人員指出,真空熱退火可以產生致密、均勻和堅固的鈣鈦礦結構,同時抑制表面和晶界的陷阱態,這陷阱態是激子損失的主要原因。他們強調第二步驟對於生成高品質鈣鈦礦層的重要性。由於室內光強度至少比陽光低300倍,真空熱退火引起的致密和均勻的鈣鈦礦形成對於室內應用具有重要價值。


圖片來源:馬希頓大學,科學報告


研究人員通過連接到真空泵的真空瓶來實施製造工藝,並將其放置在熱板上以調節溫度。他們使用一種鈣鈦礦材料名為 FA0.45MA0.49Cs0.06Pb (I0.62Br0.32Cl0.06)3,該材料經過鹵化物處理後的能隙為1.80電子伏特

此鈣鈦礦太陽能電池由氟摻雜的氧化錫(FTO)基板、以氧化錫(SnO2)為基礎的電子傳輸層(ETL)、鈣鈦礦吸收層、Spiro-OMeTAD製成的孔傳輸層(HTL)、碳頂部電極和另一層FTO組成。電池的有效面積為0.04平方厘米。


在室內光照強度為1000lux的條件下進行測試,電池的光電轉換效率為27.7%、0.93伏特的開路電壓和0.16毫安/平方厘米的短路電流,最高效率可達32.0%。與未進行真空熱退火處理的參考電池相比,其效率為25.5%、開路電壓為0.91伏特、短路電流為0.16毫安/平方厘米,最高效率為30.7%。


這項研究成果表明,真空熱退火可以減少鈣鈦礦太陽能電池表面和體內的粗糙度和電子陷阱態,進一步提高性能。該技術對於各種鈣鈦礦組合在現代社會中的應用具有重要意義。



參考資料:



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