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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。




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




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