香港理工李剛NE：底部接觸調(diào)制實(shí)現(xiàn)25.1%認(rèn)證效率的無(wú)機(jī)鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池

在單片式鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，寬帶隙（WBG）CsPbI?Br鈣鈦礦面臨多重挑戰(zhàn)，主要包括結(jié)晶失控、高缺陷密度、能級(jí)匹配不佳及不穩(wěn)定的相變，這些挑戰(zhàn)主要源于不利的底部界面接觸，進(jìn)而引發(fā)能量損失和器件性能退化。為應(yīng)對(duì)這些難題，香港理工大學(xué)李剛教授（Prof. LI Gang）、楊陽(yáng)教授、任志偉教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)研究合成了酸性鎂摻雜的氧化錫量子點(diǎn)（M-SQDs），以優(yōu)化WBG CsPbI?Br鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的底部界面接觸，從而提升器件性能。

通過(guò)這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，他們實(shí)現(xiàn)了物理、化學(xué)、結(jié)構(gòu)和能級(jí)特性的平衡，有效鈍化了缺陷，優(yōu)化了能帶對(duì)齊，促進(jìn)了鈣鈦礦薄膜的高質(zhì)量生長(zhǎng)，并緩解了器件的不穩(wěn)定性問(wèn)題。同時(shí)，他們還深入分析了由堿性氧化錫底部接觸引發(fā)的不穩(wěn)定機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了氧化錫溶液酸/堿性質(zhì)對(duì)器件穩(wěn)定性和性能的關(guān)鍵影響。

得益于這一突破，他們的WBG CsPbI?Br太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了19.2%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），開(kāi)路電壓高達(dá)1.44V。進(jìn)一步地，鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池（POTSCs）的PCE達(dá)到了25.9%（經(jīng)第三方認(rèn)證為25.1%），并在多種條件下展現(xiàn)出**的穩(wěn)定性。這一成果不僅凸顯了串聯(lián)太陽(yáng)能電池在高效利用太陽(yáng)光譜、減少熱化損失及超越單結(jié)電池理論效率極限方面的優(yōu)勢(shì)，還標(biāo)志著鈣鈦礦基疊層太陽(yáng)能電池技術(shù)的重大進(jìn)步。

在POTSCs的開(kāi)發(fā)中，他們采用了酸性鎂摻雜的氧化錫量子點(diǎn)（M-SQDs）墨水作為底部接觸調(diào)制手段。該墨水通過(guò)工程化界面，改善了能級(jí)匹配，鈍化了缺陷，增強(qiáng)了鈣鈦礦薄膜的生長(zhǎng)，并減少了不穩(wěn)定性。這一策略不僅將CsPbI?Br太陽(yáng)能電池的PCE提升至19.17%，光電壓損失降低至0.43V，還推動(dòng)了POTSCs性能的新高度，其PCE高達(dá)25.90%（經(jīng)認(rèn)證為25.08%），開(kāi)路電壓為2.21V。

此外，該疊層器件在45°±5°C和70%濕度的條件下，經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的光照測(cè)試后，仍能保持85%的性能；在-40°C至85°C之間經(jīng)過(guò)200次熱循環(huán)后，仍能保持95%的PCE。這些結(jié)果表明，通過(guò)創(chuàng)新的底部接觸調(diào)制策略，顯著提升了鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性。

綜上所述，酸性鎂摻雜的氧化錫量子點(diǎn)（M-SQDs）作為底部接觸調(diào)制手段，在WBG CsPbI?Br鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中展現(xiàn)出了巨大的潛力。未來(lái)，將繼續(xù)探索更多創(chuàng)新的底部接觸調(diào)制策略，以期進(jìn)一步提升鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用提供有力支持，并為未來(lái)更高效、更穩(wěn)定的太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟新途徑。

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