川大趙德威組AFM：效率14.85%！通過調(diào)控結(jié)晶動力學以管理應(yīng)變和形態(tài)，實現(xiàn)高效錫基鈣鈦礦太陽能電池。

在多晶鈣鈦礦薄膜中，應(yīng)變效應(yīng)對鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的性能具有顯著影響。然而，針對環(huán)保型的錫（Sn）基鈣鈦礦，其超快結(jié)晶與內(nèi)在應(yīng)變之間的復(fù)雜關(guān)系尚未完全明晰，且關(guān)于Sn基鈣鈦礦的應(yīng)變工程研究也相對較少。為此，四川大學材料科學與工程學院的趙德威教授帶領(lǐng)其團隊，利用原位光致發(fā)光和紫外-可見吸收光譜技術(shù)，深入探究了Sn基鈣鈦礦結(jié)晶過程中不同階段對薄膜內(nèi)在壓應(yīng)變和表面形態(tài)的具體影響。

他們將Sn基鈣鈦礦的結(jié)晶過程精細地劃分為兩個階段：階段I為成核與結(jié)晶同步進行，這一階段不僅決定了成核位點的數(shù)量和結(jié)晶速率，還可能直接影響內(nèi)在壓應(yīng)變的形成；階段II則是殘留溶劑蒸發(fā)、晶體進一步生長的過程，這一階段決定了*終薄膜的表面形態(tài)，包括晶粒的再生長和鈣鈦礦簇的聚集狀態(tài)。

趙德威教授團隊的研究發(fā)現(xiàn)，通過適當延長階段I的時間，可以有效減少亞晶域和晶界的數(shù)量，這些區(qū)域往往是內(nèi)在壓應(yīng)變集中的地方。同時，確保階段II的持續(xù)時間足夠長，有助于緩解晶粒再生長的無序程度和鈣鈦礦簇的聚集，從而避免晶粒堆疊和針孔等不良現(xiàn)象的形成。在研究過程中，他們發(fā)現(xiàn)使用1,2-二氯苯（DCB）作為反溶劑，可以**調(diào)控這兩個階段的持續(xù)時間，實現(xiàn)**效果。

得益于壓應(yīng)變的顯著緩解，所得薄膜的非輻射復(fù)合得到了有效抑制。同時，由于薄膜表面形態(tài)的顯著改善，界面載流子傳輸效率也得到了大幅提升。因此，趙德威教授團隊成功制備出了效率為14.85%、填充因子（FF）高達79.32%的Sn基鈣鈦礦太陽能電池，這一填充因子值在已報道的Sn基PSC中名列前茅。

該研究成果表明，通過**調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶過程中不同階段的持續(xù)時間，是實現(xiàn)Sn基PSC填充因子接近Shockley-Queisser（S-Q）極限的一種有效方法。趙德威教授團隊的這一創(chuàng)新性研究，不僅為Sn基鈣鈦礦太陽能電池的性能提升提供了新的思路和策略，也為鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的發(fā)展做出了重要貢獻。

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