化學與材料科學 - UNC黃勁松/余楨華團隊Adv. Mater.：溶液製備三元錫(II)合金作為錫-鉛鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層以提高效率和穩定性－鑽石舞台

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錫-鉛窄禁帶鈣鈦礦在單結和全鈣鈦礦疊層太陽能電池中均顯示出極大的潛力。錫-鉛混合鈣鈦礦太陽能電池的發展仍然受限於到電荷收集效率低和穩定性差等問題。鑑於此，2022年9月30日美國北卡羅來納大學教堂山分校(UNC)黃勁松團隊余楨華博士等人於Adv. Mater.刊發溶液製備的三元錫(II)合金作為錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸層，藉此以提高錫-鉛鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性的相關研究成果。該文報告了SnOCl的三元Sn(II)合金作為空穴傳輸材料，對於錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池，其功函數為4.95 eV。溶液製備的SnOCl層具有紋理結構，不僅降低了器件的光學損失，同時抑制了空穴傳輸材料/鈣鈦礦界面處小鈣鈦礦晶粒的形成，將載流子擴散長度提高到3.63 μm。這些導致在錫鉛鈣鈦礦的吸收光譜中幾乎是定值的內量子效率為96±2%。SnOCl空穴傳輸材料顯着提高了錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池的穩定性，在1個陽光下照射1200小時後保持其初始效率的87%，在85°C熱疲勞測試下1500小時後仍能保持其初始效率的85%。混合空穴傳輸材料進一步將單結錫-鉛混合鈣鈦礦太陽能電池和全鈣鈦礦疊層太陽能電池的穩定效率分別提高到23.2%和25.9%。這一發現為多組分金屬合金作為鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料開闢了道路。