熱風搭上金屬離子技術創新，打造23.07%高效反轉鈣鈦礦-有機太陽能電池

韓國科學家成功開發出一種基於金屬離子摻雜技術的新型鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池，其效能達到令人矚目的23.07%。這項研究由南韓全南大學的研究人員領導，不同於傳統的原子層沉積技術，他們運用熱風技術製造了較高薄膜質量的鈣鈦礦吸收體，並將其應用於反轉型鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池，取得了顯著的效能提升。

研究人員使用了金屬離子摻雜鈣鈦礦吸收體和“n-i-p”佈局的雙端單體鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池。在這種結構下，太陽能電池通過電子傳輸層（ETL）的一側照明，呈現出低開路電壓損失和高效能水平，稱為“反轉”架構，這使得電池更加高效。

圖片來源:Chonnam National University

研究的首席作者Sawanta S. Mali表示，他們使用了一種新的熱風方法，用於單體串聯太陽能電池及其通過金屬離子摻雜的穩定性。取代傳統的原子層沉積和濺鍍技術，他們直接使用150攝氏度的熱風槍吹在旋轉基板上，熱風技術有助於形成高度均勻的中間複合體，這使得鈣鈦礦薄膜質量更高。

這種新型電池的結構包括頂部鈣鈦礦電池和底部有機電池，分別由不同材料組成。在標準照明條件下進行測試，這一結構的串聯裝置實現了23.07%的轉換效能、2.110 V的開路電壓、13.65 mAcm-2的短路電流密度和80.1%的填充因子。而且，該裝置在連續照明的最大功率追蹤下，在600小時內能夠保持初始效能的90%以上，展現出卓越的穩定性。

科學家表示，這種新型電池結構不僅演示了有機陽離子保護的溶液處理吸收體，將開路電壓損失降低到0.025 V，達到了目前報告的最低值，同時還顯示了有限的結合再結合和高度的可重復性。這一重要的研究成果已詳細發表在《能源與環境科學》期刊上的論文《全無機卤化鈣鈦礦用於空氣處理的'n-i-p'單體鈣鈦礦/有機混合串聯太陽能電池，效率超過23%》中，為太陽能科技領域的發展帶來了嶄新的突破。

參考資料: 1.Inverted perovskite-organic tandem solar cell achieves 23.07% efficiency via metal ion-doped absorber https://www.pv-magazine.com/2023/12/05/inverted-perovskite-organic-tandem-solar-cell-achieves-23-07-efficiency-via-metal-ion-doped-absorber/#:~:text=pv%20magazine%20International-,Inverted%20perovskite%2Dorganic%20tandem%20solar%20cell%20achieves%2023.07%25%20efficiency%20via,shows%20a%20higher%20film%20quality.

2.All-inorganic halide perovskites for air-processed “n–i–p” monolithic perovskite/organic hybrid tandem solar cells exceeding 23% efficiency https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d3ee02763e/unauth