我科学家提出钙钛矿电池新结构方案

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记者2月18日从中国科学技术大学获悉，该校徐集贤教授团队与合作者，针对钙钛矿太阳能电池中长期普遍存在的“钝化—传输”矛盾问题，提出了一种命名为PIC（多孔绝缘接触）的新型结构和突破方案，实现了p-i-n反式结构器件稳态认证效率的世界纪录，并在多种基底和钙钛矿组分中展现了普遍的适用性。相关研究成果17日发表在《科学》杂志上。
在钙钛矿太阳能电池中，异质结接触问题带来的非辐射复合损失已被证明是主要的性能限制因素。由于“钝化—传输”矛盾问题的存在，超薄钝化层纳米级别的厚度变化都会引起填充因子和电流密度的降低。
研究团队提炼出的PIC接触结构方案，不依赖传统纳米级钝化层和遂穿传输，而直接使用百纳米级厚度的多孔绝缘层，迫使载流子通过局部开孔区域进行传输，同时降低接触面积。
团队通过PIC生长方式从常规“层+岛”模式向“岛状”模式的转变，成功利用低温低成本的溶液法实现了这种纳米结构的制备，并首次实现了空穴界面复合速度从60厘米/秒下降至10厘米/秒，以及25.5%的单结最高效率。这种性能的大幅改善在多种带隙和组分的钙钛矿中都普遍存在，展现了PIC广泛的应用前景。PIC结构在多种疏水性基底都实现了钙钛矿成膜覆盖率和结晶质量的提高，对于大面积扩大化制备也很有意义。
《科学》杂志审稿人评价：“PIC结构得到了很好的展示，并首次在空穴传输界面实现……这种方法将会对未来的局部钝化技术研究产生重要影响。”