晶澳太陽能有限公司研發效率達26.7%的反型鈣鈦礦太陽能電池

晶澳太陽能有限公司宣布，其研發團隊通過采用多功能有機銨鹽改善鈣鈦礦吸收層與電子傳輸層之間的界面工程，成功制備出轉換效率達26.7%的反型鈣鈦礦太陽能電池。當電池有效面積擴大至1平方厘米時，仍能保持24.5%的轉換效率。

反型鈣鈦礦電池采用“p—i—n”器件結構，即空穴選擇性接觸層p位于本征鈣鈦礦層i底部，電子傳輸層n位于頂部。與傳統“n—i—p”結構鈣鈦礦電池的照明方向相反，“p—i—n”結構電池通過空穴傳輸層表面接受光照。

研究團隊指出，雖然優化的富勒烯C60是目前性能最佳的電子傳輸層材料，但其在溶液中易發生顯著聚集，且與鈣鈦礦薄膜結合時需要校準。

為此，科學家采用名為2—(4—(氨甲基)苯基)乙基—1—銨碘化物的多功能有機銨鹽作為鈍化層，以改善鈣鈦礦—C60界面工程。電池結構包含氟摻雜氧化錫基底、4PADCB自組裝單分子層空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、PMEAI鈍化層、C60電子傳輸層、BCP緩沖層和銀金屬電極。

在標準光照條件下，該器件實現了26.7%的光電轉換效率，開路電壓1.181V，短路電流密度26.36mA/cm²，填充因子85.8%。而采用其他鈍化層的對照器件效率僅為24.3%，各項參數均顯著偏低。經國家光伏產業計量測試中心認證，基于PMEAI的電池認證效率達25.84%。

通過深入分析，科學家發現水平排列的PMEAI分子既能抑制鉛/碘空位缺陷，又能誘導鈣鈦礦/C60界面內建電場發生反轉，從而最大限度降低界面復合損失。該電池在65℃環境下持續1500小時后仍能保持初始效率的97%。相關研究成果已發表于《能源與環境科學》期刊，研究團隊總結稱：“這項工作建立了界面材料設計的新范式，通過協同整合低空間位阻、缺陷鈍化和抑制離子遷移誘導降解等機制，為高性能鈣鈦礦光伏技術的發展開辟了新路徑。”